CN117651601A - 在快速循环气体分离装置中使用第三组分吸附来驱动提纯的第一组分解吸的吸附气体分离方法和系统 - Google Patents

在快速循环气体分离装置中使用第三组分吸附来驱动提纯的第一组分解吸的吸附气体分离方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明通常循环吸附气体分离方法能够包括供给或吸附步骤，随后是再生步骤。在实施例中，吸附步骤能够包括使得所述供给流进入接触器，使得第一组分的至少一部分吸附到吸附剂上，产生第一产物流，以及回收第一产物流。在实施例中，再生步骤能够包括使得第一再生流进入或供给到接触器中，使得第三组分的一部分吸附到接触器上，解吸第一组分的一部分，以及从接触器中回收第二产物流，其中，再生步骤还包括将第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的分压阈值。

Description

在快速循环气体分离装置中使用第三组分吸附来驱动提纯的 第一组分解吸的吸附气体分离方法和系统
技术领域
本发明总体涉及用于多组分流体混合物的吸附气体分离的方法以及系统，更具体地说，涉及能够在气体分离器的再生和调节过程中快速注射和提取热能的方法。
背景技术
吸附气体分离方法和系统(例如温度摇摆吸附、压力摇摆吸附、真空摇摆吸附和分压摇摆吸附)在本领域中已知用于多组分流体混合物的吸附气体分离。
可能需要气体分离的一种类型工业处理包括燃烧处理，例如，其中氧化剂和含碳燃料燃烧，从而产生至少热量和燃烧气流(也称为燃烧烟道气流)。可能希望从燃烧气流中分离至少一个目标组分，包括例如二氧化碳的燃烧后气体分离，但是还有一些难题，包括例如(但并不局限于)要处理分离的气体的体积可能很大、燃烧气流可能包含稀释量的希望分离目标组分、和/或燃烧气流可能在低压下供给。
常规的温度摇摆吸附气体分离方法通常能够采用两个基本步骤：吸附步骤和再生步骤。在典型的吸附步骤中，供给流(例如多组分流体混合物)能够进入吸附分离系统和包括吸附剂材料的接触器，其中，吸附剂材料能够吸附供给流的组分，从而使吸附的组分与供给流的其余组分分离。在典型的随后再生步骤中，将流体流(例如加热的流体流)能够进入吸附分离系统和接触器，以便提高吸附剂材料的温度，从而使至少一部分吸附的组分从吸附剂材料中释放，并允许吸附剂材料的循环再使用。在一些常规系统和方法中，能够采用冷却或调节步骤，以便在再生步骤之后降低吸附剂材料的温度，以便帮助在随后的吸附步骤之前恢复吸附剂材料的吸附能力。冷却剂或调节流(例如接近环境温度的空气流)能够进入吸附分离系统和接触器，以便降低吸附剂材料的温度。然后，吸附、再生和调节步骤能够顺序地重复。
在常规的吸附气体分离方法和系统中，吸附剂材料再生所消耗的能量通常能够代表这种系统和方法的大部分操作成本，且该成本通常能够成为常规吸附气体分离技术的广泛适应和实施的障碍。
另外，进行分离所需的吸附剂的量与循环持续时间成反比，例如，相对于具有较长循环持续时间的方法，具有较短循环持续时间的方法需要较少量的吸附剂材料。因此，进行快速吸附循环方法的能力对于方法的经济可行性有很大影响。
在本发明中介绍的方法和系统与真空摇摆系统显著不同，在真空摇摆系统中，有时添加蒸汽作为汽提气体。
其他吸附气体分离方法(例如从环境空气中捕获CO2)使用水汽摇摆，该水汽摇摆能够主要通过在干燥状态和润湿状态之间吸附剂对CO2的吸附能力的变化来驱动，而不会显著改变吸附剂的温度，且通常不会产生高纯度的产物气体。
采用蒸汽作为示例再生流(以便引起一种或多种组分从吸附剂材料中解吸)的常规吸附气体分离方法和系统可能不希望地消耗和减少高能量蒸汽的量，该高能量蒸汽能够用于工业应用中的其他处理中，从而导致整体效率降低以及增加集成的吸附气体分离方法和系统的操作成本。
而且，当使用蒸汽作为示例再生流，以使得一种或多种组分从吸附剂材料中解吸时，蒸汽可能不希望地冷凝和吸附在吸附剂材料上，这可能由于堵塞孔而不希望地降低吸附剂的吸附和解吸动力学，从而导致吸附剂材料的循环能力降低，并增加再生吸附剂材料所需的时间，和/或增加用于除去冷凝蒸汽的能量消耗，从而导致增加操作成本和/或降低吸附气体分离方法和系统的生产率。
发明内容
在实施例中，用于分离供给流的组分的循环吸附气体分离方法包括供给或吸附步骤和再生步骤，该供给流包括至少第一组分和第二组分。供给或吸附步骤能够包括以下步骤：使得所述供给流进入其中有至少第一吸附剂的接触器，用于使所述供给流与所述第一吸附剂接触；使得所述第一组分的至少一部分吸附到所述至少第一吸附剂上；产生第一产物流，所述第一产物流相对于所述供给流至少部分地消耗所述第一组分；以及从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流。在实施例中，再生步骤包括使得具有第三组分的至少第一再生流进入或供给到所述至少一个接触器中；将所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个接触器中；解吸吸附到所述至少第一吸附剂上的至少第一组分的一部分；以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流。在实施方式中，再生步骤还包括：对于所述再生步骤的至少一部分，将第一再生流中的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的分压阈值，其中，所述至少一个吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
在另一广义方面，用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法包括：使所述供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器来接触；使得所述供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；产生第一产物流，该第一产物流相对于所述供给流部分地消耗所述第一组分；从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流；在与所述至少一个接触器流体连接的容器内或在所述至少一个接触器内产生具有第三组分的第一再生流，所述第一再生流的所述第三组分的分压等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值；使所述第一再生流与在所述至少一个接触器中的所述至少一个吸附剂接触；使得所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附到所述至少一个吸附剂上，并从所述至少一个吸附剂中解吸所述第一组分的一部分；以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流。
在另一广义方面，用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法包括第一供给或吸附步骤、第二供给或吸附步骤、第一再生步骤、第二再生步骤、第一调节步骤和第二调节步骤。
在实施例中，第一供给或吸附步骤包括：使第一供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器通过；使得所述第一供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；产生第一产物流的第一部分，该第一产物流相对于所述供给流部分地消耗所述第一组分；以及从所述至少一个接触器中回收第一产物流的所述第一部分。
在实施例中，第二供给或吸附步骤包括使第二供给流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器通过；使得所述第二供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；产生第一产物流的第二部分，该第一产物流相对于所述第二供给流部分地消耗第一组分；以及从所述至少一个接触器中回收第一产物流的第二部分。
在实施例中，第一再生步骤包括：使得具有至少所述第三组分的第一再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触；使得来自所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分；以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第一部分。
在实施例中，第二再生步骤包括：将第二再生流的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值；使所述第二再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触；使得来自所述第二再生流的所述第三组分的一部分吸附到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分；以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第二部分。
在实施例中，第一调节步骤包括以下至少一个：降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；以及使得第一调节流进入所述至少一个接触器，所述第一调节流有所述第三组分以及等于或小于第三组分分压阈值的第三组分分压，该第三组分分压阈值是在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％；冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分。
在实施例中，第二调节步骤包括：降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分；降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分；以及使得第二调节流进入所述至少一个接触器，所述第二调节流有所述第三组分以及等于或小于第三组分分压阈值的第三组分分压，该第三组分分压阈值是在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％；冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分。
在实施例中，所述至少一个吸附剂能够是以下一个：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂，其中，在步骤(a1)和步骤(a2)、或步骤(b1)和步骤(b2)、或步骤(c1)和步骤(c2)中，将在不同压力、不同温度或在各步骤之间的不同处理流组分中的至少一个下进行。
附图说明
图1是表示本发明实施例的示意图，表示了一种吸附分离系统，该吸附分离系统有固定接触器、供给流导管、第一产物流导管、调节流导管、第三产物流导管、第一再生流导管、第二产物流导管以及在导管和接触器之间的阀；
图2是表示本发明实施例的示意图，表示了一种吸附分离系统，该吸附分离系统有固定接触器、供给流导管、第一产物流导管、第一再生流导管、第二产物流导管、第一产物再循环导管以及在导管和接触器之间的阀；
图3A是作为轴向位置的函数的温度曲线图，具有在y轴上的温度以及在x轴上的1米接触器的轴向位置；
图3B是表示了作为轴向位置的函数的、吸附到图3A的接触器上的第三组分或水组分的量的曲线图以及表示了作为轴向位置的函数的、吸附的第一组分或二氧化碳组分的量的曲线图；
图4是具有旋转吸附机(RAM)的本发明实施例的示意图，其中，接触器500设置成绕通过四个固定区域或区段A1、A2、A3和B的轴线旋转；
图5是具有两级的本发明实施例的示意图，这两级设置有旋转吸附机(RAMs)，该旋转吸附机有第二级RAM；
图6是具有两级的本发明实施例的示意图，这两级设置有旋转吸附机(RAMs)，第一级或第一RAM流体连接成回收流出物流和使得该流出物流作为供给流而进入第二级或第二RAM；
图7是具有单级旋转吸附机(RAM)或RAM的实施例的示意图，该RAM采用两个吸附步骤、两个再生步骤和调节步骤，其中，第二产物流的第一部分再循环回到第二吸附步骤；
图8是具有单级旋转吸附机(RAM)或RAM的实施例的示意图，该RAM有附加调节步骤；
图9是在使用蒸汽作为再生流的再生步骤中离开接触器的气体流(例如第二产物流)随时间的典型浓度分布的第一或二氧化碳组分浓度曲线图，浓度沿y轴表示，时间在x轴上表示；
图10是本发明实施例的示意图，表示了蒸汽回收以及升级与使用喷射器、加热水泵和热水器/换热器的真空调节步骤的集成；
图11是本发明实施例的示意图，表示了蒸汽回收系统，以便在分离循环的真空干燥步骤中升级在低压下回收的蒸汽，该系统有喷射器、加热水泵和热水器/换热器；
图12A是本发明实施例的方法流程图，其中，供给步骤和再生步骤分成三个子步骤，在单个通过操作与用于相邻吸附剂接触器的串联操作之间转换；
图12B是表示在运动床或接触器系统上实施三个再生子步骤B1、B2和B3的实例的视图；以及
图13是本发明实施例的方法流程图，其中，吸附剂的一部分浸入包含第三组分的液体中，同时降低压力。
具体实施方式
为了本申请的目的，以下术语定义如下：
活性层或固体层：多孔材料或活性层或多孔材料片材或多孔材料的复合层压件的薄构造，该多孔材料具有对于特殊分子或原子或离子的化学亲和力，它能够用于代替吸附剂层、多相催化剂层、或者吸附和多相催化功能层的组合。
片材或层压件：厚度小于1mm的活性层，它能够用于吸附剂片材、多相催化剂片材、或者吸附和多相功能片材的组合。
活性堆垛或堆垛：在层的至少一部分上由间隔件分开的一组活性层，它能够用于代替吸附剂堆垛或多相催化堆或者吸附和多相催化功能堆的组合。活性层能够彼此接触和/或连接。
活性接触器或接触器：用于使流体流动以便接触活性层的活性堆垛或一组活性堆垛。
活性模块或模块：在封装之后的活性接触器或接触器，它限制了处理流体沿与从进口到出口不同的方向的流动，从而能够安装连接器或安装特征，用于集成到反应器或吸附容器中，且在一些情况下提供了用于接触器的机械支承和承压包封。
间隔件：布置在活性层、片材或层压件之间的毫米级离散固体，以便向堆垛或接触器提供机械支承。
热容量：使部件的温度升高一定量所需的能量的量与在施加能量之前和之后的温度变化的比率。
槽道高度：沿垂直于活性层的方向在活性层润湿表面之间的最小距离。
槽道长度：基本沿流体流在槽道内的预期流动方向在槽道的进口边缘和出口边缘之间的距离。
槽道宽度：沿与槽道内的流体流的预期流动方向垂直并与活性层共面的方向在流动屏障之间的距离。
渗透率：动态粘度与流体速度和每单位长度的压头损失的比率。
β＝(μQ L)/AΔp
层流：流体流的流动状态，其中，流体颗粒在没有涡流的情况下分层地大致沿着平滑通路。
进口：结构化接触器进口或堆垛进口面对或紧邻在使用时允许处理流体进入的面。
出口：结构化接触器出口或堆垛出口面对或紧邻在使用时处理流体回收或离开的面。
侧面：结构化接触器侧面或堆垛面对或紧邻没有流体进入或离开的面。
中间：结构化接触器或堆垛的、并不紧邻进口、出口或侧面的任何区域。
润湿表面：与流动槽道接触的活性层、片材或层压件的表面，或暴露于开口流动槽道且不包括在致密相内的表面积的吸附剂表面包封，该致密相包含固体吸附剂和在主吸附剂颗粒之间的孔。
区域：在活性层总面积的至少10％的连续区域。
术语“吸附剂”和“吸收剂”在本文中可互换地使用。
术语“吸附的”和“吸收的”在本文中可互换地使用。
MOF：金属有机骨架，由有机连接体和金属离子或小无机簇构成的晶体结构。
PEIDS：聚乙烯亚胺(也称为“PEI”)掺杂的二氧化硅，复合材料，其中，PEI或官能化PEI分散到高孔体积二氧化硅中，从而能够增强在PEI和气体之间的传输。
PNP：多孔网络聚合物，具有高孔体积的官能化聚合物，它高度互连，以便促进在气体和吸附部位之间的交换。
组分通量：以摩尔/秒为单位的、组分流入或流出确定体积(例如接触器或接触器的区段)的流速。
处理选择性：从供给流中吸附或回收的产物的比率。
动态选择性：观察到的处理选择性，包括通过接触器的温度和组分的瞬态和梯度的影响。动态选择性与平衡选择性不同，该平衡选择性在没有这些梯度且吸附剂负载与平衡吸附值匹配时观察到。
时间分离：基于处理的正时或相位而将处理气体供给或流出物分开。例如，从第一时间段回收产物或流出物，然后从第二时间段回收产物。不同于连续地分开流体流，该连续地分开流体流不管处理的相位或处理的步骤的经过时间如何。
RAM：旋转吸附机，其中，两个或更多接触器装配到能够绕轴线旋转的框架上，从而能够转换流体流进入两个或更多接触器和从两个或更多接触器中回收。
CO2：在任何物理相中的二氧化碳分子。
H2O：在液相或冷凝相、气相、吸附相或固相中的水分子。
解吸热：通过反转吸附处理和使得吸附物返回气相或载体液而消耗的热量和/或能量的量。通常是吸附热的负值。
希望的解吸热：对于给定量的吸附物，通过反转吸附处理消耗的热量和/或能量的整体值。这是在解吸步骤中希望供给的最小量的能量。
巴：绝对巴，压力测量单位。
供给流：包含第一组分和第二组分的多组分气体流，该多组分气体流在吸附步骤中进入吸附气体分离器。第一组分是在吸附步骤中用于吸附以及分离和回收的目标组分。
再生流：包含第三组分的气体流，该第三组分用于促进吸附在吸附剂上的第一组分解吸。
节流：用于促进吸附在吸附剂上的第三组分解吸的气体流。
实施例
根据本发明实施例，提供了一种吸附气体分离方法(本文中称为“吸附方法”)，用于多组分流体混合物或流(例如燃烧气流或烟道气流)的吸附气体分离。在实施例中，多组分流体混合物能够包含至少第一组分(该第一组分能够包括例如二氧化碳、硫氧化物、氮气、氮氧化物、氧气和/或重金属)和第二组分。
吸附方法的实施例能够适用于存在一种或多种以下条件的气体分离应用：供给流源自于低压，例如小于2巴，从而使得压力摇摆吸附方法不太理想；供给流包括低或稀释浓度的目标组分，例如，其中目标或第一组分占供给流的大约3至25体积％；要分离的供给流的体积较大；希望回收高纯度的产物流，例如，希望目标组分的纯度大于80体积％；希望吸附处理中的能量和/或蒸汽消耗较低；和/或希望操作成本和安装成本较低。
在一个方面，示例气体分离应用能够包括例如从联合循环发电厂的燃烧气流中分离二氧化碳的燃烧后气体分离。
通常，用作吸附方法的供给流的多组分流体混合物能够有多种组分，其中，各组分能够对于吸附系统中的吸附剂材料具有不同的亲和力。例如，在根据本发明方面的示例燃烧后吸附气体分离应用中，燃烧气流能够至少包括：第一组分，例如二氧化碳(本文称为“CO2”)，该第一组分对于吸附剂材料具有较弱的(相对于燃烧气流中的其它组分)亲合力；第二组分，例如氮气(本文称为“N2”)，该第二组分具有非常弱的(相对于燃烧气流中的其它组分)亲合力；以及第三组分，例如水(本文中称为“H2O”)，该第三组分对于吸附剂材料具有较强的(相对于燃烧气流中的其它组分)亲和力。
使用的固体吸附剂材料能够采用物理吸附和/或化学吸附的吸附机制，并包含分布在多孔固体(例如MOF的金属有机骨架材料)中或分布在多孔碳支承件上的金属或金属氧化物吸附位点，或者包含分布在多孔固体或浸渍多孔固体中的胺基或氮基，该多孔固体或浸渍多孔固体包含具有溶解胺的液滴，例如支承在多孔支承件如多孔二氧化硅(也称为聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅或PEIDS)中的聚乙烯亚胺或者具有形成多孔网络聚合物的多官能配体的共聚胺基。
在根据本发明的各种实施例中，提供了一种用于从多组分流体混合物中分离至少第一组分的吸附气体分离方法。
在实施例中，循环吸附气体分离方法包括以下步骤：在吸附或供给步骤过程中，使得多组分流体混合物作为供给流而进入具有至少一个吸附剂材料的至少一个接触器中；使供给流的第一组分的至少一部分吸附在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上；以及回收第一产物流。在实施例中，第一产物流能够包括至少第二组分，该第二组分相对于进入接触器的供给流中的第一组分的通量至少周期性地消耗大于大约50％(相对于供给流中的第一组分的通量，第一产物流至少周期性地包括小于大约50％的第一组分的通量)；在第一再生步骤中，使得具有至少第三组分的第一再生流进入至少一个接触器，并控制第三组分的分压；使得第三组分的至少一部分以足够产生热量的量来吸附在至少一个吸附剂材料上。在实施例中，第三组分的充分吸附可产生热量，该热量大于在第一再生步骤中解吸第一组分所需的解吸热的合适热量的大约2倍，或优选是大于大约1.5倍。在实施例中，方法还包括回收第二产物流，该第二产物流至少相对于供给流周期性地富含第一组分。在实施例中，在第二产物流中的可冷凝组分冷凝后，第二产物流包含大于大约60体积％的第一组分，优选是大于大约85体积％的第一组分。在实施例中，该方法还包括，在调节步骤中，使得调节流进入至少一个接触器，通过分压摇摆或压力摇摆中的至少一个来解吸在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上吸附的第三组分的一部分和第一组分的一部分，以及从至少一个接触器中回收第三产物流。
在还一实施例中，在方法中使用的至少一个接触器能够包含结构化吸附剂，该结构化吸附剂的润湿表面积与体积的比率大于大约1000m2/m3，优选是大于大约2000m2/m3。
在另一实施例中，该方法能够在等于或小于大约2分钟内完成或进行，优选是等于或小于大约1分钟，而再生步骤等于或小于大约15秒或优选是等于或小于大约10秒。
在还一实施例中，由供给气体以大约1米/秒(本文中称为“m/s”)流动而引起的、横过至少一个接触器的压力降等于或小于大约10kPa，优选是等于或小于大约5kPa。
在还一实施例中，在再生步骤中，吸附剂能够达到在大约90℃和大约150℃之间的范围内的温度。在再生步骤中，吸附剂温度能够通过选择吸附剂结构配方和热容量以及与吸附剂接触的第三组分的分压来控制。
在还一实施例中，该方法还能够包括调节步骤，在该调节步骤中，通过解吸或除去吸附或储存在吸附剂中的第三组分，吸附剂的温度从再生步骤中吸的附剂温度降低大于大约20℃，优选大于大约40℃。这能够通过施加真空或利用相对于接触器中的第三组分的饱和压力具有低浓度第三组分的气体来汽提第三组分而实现。
在还一实施例中，在第一再生步骤中，进入至少一个接触器的第三组分与从至少一个接触器回收的第一组分的摩尔比小于大约6，优选是小于大约4，或最优选是小于大约3。
在本发明实施例中，用于从多组分流体混合物中分离至少第一组分的吸附气体分离系统包括具有第一端和轴向相对的第二端的至少一个接触器，还能够包括至少一个吸附剂材料。在一个这样的实施例中，吸附气体分离系统流体连接成使得多组分流体混合物的至少一部分作为供给流而进入第一端，以便使第一组分的至少一部分吸附在至少一个吸附剂材料上，该吸附剂材料流体连接成从它的第二端回收第一产物流。吸附气体分离系统还能够流体连接成使得第一再生流进入端部，例如第二端或第一端，以便解吸在至少一个吸附剂材料上吸附的第一组分的至少一部分，用于产生第二产物流。在实施例中，该系统还流体连接成从与第一再生流进入该至少一个接触器的端部相对的端部回收第二产物流。
吸附气体分离系统还能够流体连接成使得多组分流体混合物作为调节流而进入端部(例如第二端或第一端)，以便解吸在至少一个吸附剂材料上吸附的第一组分的至少一部分，并流体连接成从与相对于调节流进入的端部相对的端部回收第三产物流。在实施例中，来自泵、喷射器或加热活塞的真空源能够与接触器的一端或两端流体连接，以便通过分压摇摆和压力摇摆来除去或帮助除去第三组分。
在实施例中，气体分离方法能够包括以下步骤：在吸附步骤中，使得多组分流体混合物作为供给流而进入包括至少一个吸附剂材料的至少一个接触器；使得供给流的第一组分的至少一部分吸附在该至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上；以及回收第一产物流。在实施例中，第一产物流能够包括至少第二组分，且相对于进入接触器的供给流中的第一组分的通量最少周期性地消耗大于大约50％的第一组分(相对于供给流中的第一组分的通量，第一产物流至少周期性地包括小于大约50％的第一组分的通量)；在第一再生步骤中，使得包括至少第三组分的第一再生流进入至少一个接触器，并控制第三组分的分压；使得第一再生流的第三组分的至少一部分以足够产生热量的量来吸附在至少一个吸附剂材料上。在实施例中，第三组分的充分吸附能够产生热量，该热量大于在第一再生步骤中解吸的第一组分所需的解吸热的合适热量的大约2倍，或优选是大于大约1.5倍。在实施例中，该方法还包括回收第二产物流，该第二产物流至少周期性地相对于供给流富含第一组分。在实施例中，在第二产物流中的可冷凝组分(例如第三组分)的冷凝后，第二产物流包含大于大约85体积％的第一组分，优选是大于大约90体积％的第一组分。在实施例中，该方法还包括，在调节步骤中，通过压力摇摆处理或真空摇摆处理来解吸在至少一个吸附剂材料上吸附的第三组分的一部分和第一组分的一部分，并从至少一个接触器中回收第三产物流，并使得第三产物流进入冷凝器，用于冷凝第三组分的至少一部分，并使得在至少一个接触器中的压力下降，用于帮助第三组分的解吸。第三产物流的非冷凝部分能够包含高浓度的第一组分，例如大于大约85体积％，或优选是大于大约90体积％，且能够在压缩后在真空泵的出口处收集并与第二产物流组合。
在实施例中，当在调节步骤中使用真空摇摆处理时，能够在冷却接触器的同时回收第一和第三组分。在这种情况下，调节流出物或第三产物流能够引导至冷凝单元，以便使第三组分进一步提纯或与第一组分分离，其中，在调节步骤中回收的第一组分然后能够在压缩后与在第一再生步骤中回收的第二产物流或第一组分组合。
在还一实施例中，第一组分是CO2，多组分供给是来自含碳燃料燃烧的处理烟道气，第二组分是氮，且第三组分是水。
在根据本发明的还一实施例中，提供了一种用于使多组分流体混合物的至少一部分分离成一种或多种组分的吸附气体分离方法。
在实施例中，提供了一种方法，它包括以下步骤：在吸附步骤中，使得多组分流体混合物作为供给流而进入具有至少一个吸附剂材料的至少一个接触器；使得供给流的第一组分的至少一部分吸附在至少一个吸附剂材料上；以及回收第一产物流。在实施例中，第一产物流能够包括至少第二组分，并能够相对于进入接触器的供给流中的第一组分的通量至少周期性地消耗大于大约50％的第一组分(相对于供给流中的第一组分的通量，第一产物流至少周期性地包括小于大约50％的第一组分的通量)；在第一再生步骤中，使得包括至少第三组分的第一再生流进入至少一个接触器，并控制第三组分的分压，使第一再生流的第三组分的至少一部分以足够产生热量的量来吸附在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上。在实施例中，第三组分的充分吸附能够产生热量，该热量大于第一组分从至少一个吸附剂材料解吸所需的解吸热的合适热量的大约2倍，或优选是大于大约1.5倍。在实施例中，所述方法还包括回收第二产物流，该第二产物流相对于供给流至少周期性地富含所述第一组分。在实施例中，在第二产物流中的可冷凝组分冷凝后，第二产物流包含大于大约85体积％的第一组分，或优选是大于大约90体积％。在实施例中，该方法还包括使得第二产物流进入冷凝器，从第二产物流冷凝第三组分的至少一部分，形成冷凝液流和提纯的第二产物流，其中，提纯的第二产物流相对于第二产物流消耗第三组分；以及在调节步骤中，使得调节流进入至少一个接触器，通过分压摇摆处理或压力摇摆处理中的至少一个来解吸在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上吸附的第三组分的一部分和第一组分的一部分，并从至少一个接触器中回收第三产物流；以及使得第三产物流进入冷凝器，冷凝来自第三产物流的第三组分的至少一部分，形成第一级冷凝液流和第一级提纯第三产物流，其中，第一级提纯第三产物流相对于第三产物流消耗第三组分。
在实施例中，循环吸附气体分离方法包括以下步骤：在吸附或供给步骤过程中；使得多组分流体混合物作为供给流而进入具有至少一个吸附剂材料的至少一个接触器；使供给流的第一组分的至少一部分吸附在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上；以及回收第一产物流。在实施例中，第一产物流能够包括至少第二组分，该第一产物流相对于进入接触器的供给流中的第一组分的通量至少周期性地消耗大于大约50％(相对于供给流中的第一组分的通量，第一产物流至少部分地包括小于大约50％的第一组分的通量)；在第一再生步骤中，使得具有至少第三组分的第一再生流进入至少一个接触器，并控制第三组分的分压；使得第三组分的至少一部分以足够产生热量的量来吸附在至少一个吸附剂材料上。在实施例中，第三组分的充分吸附能够产生热量，该热量大于第一再生步骤中解吸第一组分所需的解吸热的合适热量的大约2倍，或优选是大于大约1.5倍。在实施例中，方法还包括回收第二产物流，该第二产物流相对于供给流至少周期性地富含第一组分。在实施例中，在第二产物流中的可冷凝组分冷凝后，第二产物流包含大于大约60体积％的第一组分，优选是大于大约85体积％的第一组分。在实施例中，该方法还包括，在调节步骤中，使得调节流进入至少一个接触器，通过分压摇摆或压力摇摆中的至少一个来解吸在至少一个接触器中的至少一个吸附剂材料上吸附的第三组分的一部分和第一组分的一部分，以及从至少一个接触器中回收第三产物流。在实施例中，第三产物流能够进入冷凝器，该冷凝器冷凝第三组分的至少一部分，从而使得至少一个接触器中的压力下降，从而有助于第三组分的解吸。
在还一实施例中，第一组分是CO2，多组分供给是来自含碳燃料燃烧的处理烟道气，第二组分是氮，第三组分是水。
在根据本发明的还一实施例中，提供了一种用于从多组分流体混合物中分离至少第一组分的吸附气体分离方法。
在根据本发明的实施例中，吸附系统包括一个或多个换热器、至少一个吸附分离器、至少第一冷凝器或相分离器级(该相分离器级还包括至少一个或多个第一冷凝器，例如冷凝换热器)以及在一些实施例中的至少一个流体泵(例如喷射器)。在这样的实施例中，吸附分离器能够是静止或运动，并能够包括用于支承至少一个吸附剂材料的至少一个静止或运动接触器。
吸附分离器还可包括用于容纳至少一个接触器的外壳。在实施例中，外壳还能够帮助确定在外壳内的多个静止或运动区域，例如吸附区域、第一再生区域、第二再生区域和调节区域，其中，各区域基本流体分离，且在至少一个接触器上的点能够循环通过各区域。
在实施例中，例如，吸附分离器包括至少一个接触器，该接触器能够绕轴线运动、循环和/或旋转通过多个静止区域，或者吸附分离器包括静止的至少一个接触器，并能够有多个区域，这些区域绕该至少一个接触器运动、循环和/或旋转。在一个实施例中，吸附接触器包括：多个基本平行的壁，这些壁能够确定在轴向相对的第一端和第二端之间沿接触器的纵向轴线定向的多个基本平行流体流动通道；在接触器的壁中和/或壁上的至少一个吸附剂材料；以及可选地多个轴向连续的导电和/或导热细丝，这些导电和/或导热细丝基本沿接触器的纵向轴线定向，它们能够与接触器的壁中和/或壁上的至少一个吸附剂材料直接接触。
在还一实施例中，多个接触器或机器能够组合和流体连接，以便形成系统，其中，接触器或机器的流出物或产物流能够作为另一接触器或机器的供给流而进入。特别是，第一流出物或第一产物流的第一部分能够引导进入另一接触器或机器，以便提高所希望产物的回收，或者预再生流的一部分或预调节流的一部分能够通过将该部分再循环和进入另一接触器而有利地重新使用，其中，有利的是混合或并不混合到另一流中。
在特殊实施例中，包含更高浓度的第一组分的第一产物的第二部分能够引导至已经再生和调节的接触器或机器，该接触器或机器有在吸附处理循环中吸附第一组分的最大吸附能力。
在实施例中，包含第一组分和第二组分的混合物的再生流的第一部分能够在吸附步骤中引导至和进入接触器或机器中。再生流的第一部分或再循环能够包括比供给流中的第一组分的浓度更大的第一组分浓度。
在特殊实施例中，在调节步骤中从接触器回收的流出物的一部分(例如第三产物流)或者来自预调节步骤的流出物能够回收、引导至预再生流并与预再生流组合，用于在预再生步骤中进入接触器。尽管预再生流与在预调节或调节步骤中回收的流出物组合将稍微稀释在预再生步骤中进入的第三组分，但是包含在预调节或调节流出物中的再循环第三组分能够有助于吸附剂床或接触器的预热或加热。在预再生步骤中，组合的预再生流的压力能够增加，以便提高第三组分的吸附。
当应用于从烟道气流中捕获CO2时(其中第三组分是水或蒸汽)，在吸附方法内回收水能够在经济上有利。能够从吸附方法和系统中回收的两个主要水源是在吸附步骤和调节步骤中。在吸附方法的再生步骤中能够回收相对少量的水。
在实施例中，能够在第一再生步骤之后和在调节步骤之前添加预调节步骤，以便在预调节步骤中从接触器解吸和回收第三组分或水，其中，在预调节步骤中回收的流出物流中的水浓度较高，例如水浓度等于或大于大约30体积％。
在一个方面，这种示例接触器能够包括在申请人的美国专利No.8940072中公开的示例平行通道吸附剂接触器。
在一个方面，接触器能够静止，或能够在外壳内运动。在特殊实施例中，接触器的至少一个吸附剂材料能够合适地选择，用于吸附第一组分超过多组分混合物的其它组分，以使得动态选择性足够高，以便通过选择吸附第一组分来可用地提供流体混合物的吸附分离。
在吸附方法的循环中的这种动态选择性能够包括至少一个吸附剂材料区段的第一或第三组分沿流动方向的的平衡选择性或饱和中的至少一个。
在根据本发明的方法实施例中，能够采用吸附方法的初始步骤或用于供给流的供给流冷却步骤，以便在使得供给流进入吸附分离器和至少一个接触器之前降低供给流的温度。在初始步骤或用于供给流的供给流冷却步骤中，供给流源(例如燃料燃烧器)能够产生多组分流体混合物或供给流，并使得多组分流体混合物或供给流进入吸附系统和传热装置，例如气体-气体换热器、气体-液体换热器或直接接触冷却器(本文称为“DCC”)，其中，来自供给流的热量能够传递到进入DCC和在DCC内的冷却剂流(例如水流)，从而使得供给流的温度降低至等于或小于第一温度阈值。在实施例中，供给流的温度能够降低至等于或小于例如大约50℃的第一温度阈值，，或特别是大约40℃，或更特别是大约30℃。然后，供给流和冷却剂流能够从换热器或DCC中回收。
在实施例中，在吸附步骤中，供给流能够包括温度等于或小于第一温度阈值且压力大于大约环境压力的多组分气体流。在实施例中，环境压力能够包括例如在大约70-105kPa绝对压力(在本文中称为“kPaabs”)之间，取决于多种因素，例如但不局限于位置、海拔高度、在特殊位置处的周围环境的条件和温度。在实施例中，供给流能够进入吸附分离器、吸附分离器的吸附区域以及在吸附区域内的至少一个接触器或接触器的一部分，以便进入接触器的第一端，以便基本沿朝向接触器的第二端的方向流动。当供给流接触在吸附区内的接触器或接触器的一部分中的至少一个吸附剂材料时，供给流的第一组分(例如在包括燃烧气体供给流的示例实施例中，CO2)的至少一部分能够吸附在至少一个吸附剂材料上，从而使得第一组分与供给流的剩余未吸附组分分离。
在一个这样的实施例中，吸附方法是放热的，其中，在第一组分吸附在吸附剂材料上时释放吸附热。这形成热波，该热波沿与供给流在接触器中的流动方向基本相同的方向运动，例如沿从接触器的第一端朝向第二端的方向。产生的大部分热量能够在高于供给流温度的温度下以接触器的热容量的形式储存在接触器中，除非在吸附步骤中解吸大部分第三组分。供给流中剩余的未吸附组分(例如第二组分或N2，在包括燃烧气体供给流的示例实施例中)基本形成第一产物流，该第一产物流相对于供给流至少周期性地消耗第一组分，例如CO2，更具体地说，第一产物流中的第一组分的通量比供给流中的少至少50％。第一产物流能够从接触器的第二端、吸附区域、吸附分离器和吸附系统中回收。在实施例中，当达到预定值时(例如，当经过预定吸附时间时，当达到预定事件时，和/或在第一组分从接触器的端部(例如第二端)处或附近的位置突破之前或之后)或在吸附剂接触器的特殊位置处检测到快速温度升高时，能够完成和/或终止吸附步骤。吸附步骤的定时和供给流的流动还能够通过连续测量以下各项来调节，以便优化第一组分的回收和蒸汽的使用，这些项包括：供给流中第一组分的浓度的变化，在烟道气流或供给流中第一组分的通量减少到在第一产物流中第一组分的通量减少，或者环境温度和压力的变化。
在吸附步骤完成和/或终止时，接着进行随后的第一再生步骤。第一再生步骤之后能够是随后的预调节步骤，例如，用于通过在低压下抽空接触器和用低压(例如低于0.2Pa分压)的蒸汽来冲洗而部分地除去保留在接触器的空隙空间和死区体积中的第二组分，以避免蒸汽大量吸附于在接触器中使用的吸附剂材料上。
在实施例中，能够在吸附步骤中采用基于时间分离来分流第一产物流的一部分，其中，第一产物流(该第一产物流能够包含第一组分的大部分或者大于10％的第一组分供给通量，优选是大于30％的第一组分供给通量)的至少一部分能够从接触器中回收，并在吸附步骤中作为供给流的一部分而进入另一吸附分离器或接触器中的至少一个，例如，作为与供给流的共混物供给，或者在供给流进入之前或之后顺序进入，取决于在回收的第一产物流部分中的第一组分的浓度，这有利地增加了第一组分从供给流的回收。
在实施例中，当例如已经实现第一组分从接触器的第二端突破时，在第一组分从接触器的第二端突破之前，当已经在接触器的端部处或附近达到预定温度阈值时，或者当已经从吸附步骤的经过预定时间阈值时，能够开始第一产物流分流步骤。
在还一实施例中，例如，当已经达到吸附步骤的预定时间阈值时，在第一再生步骤开始时或接近开始时，或者当在第一产物流中已经达到第一组分或第二组分中的至少一个的预定浓度时，第一产物流分流步骤完成和/或终止。
在一个方面，采用第一再生步骤，以便至少部分地再生或解吸在接触器或在第一再生区域内的接触器的一部分的至少一个吸附剂材料上吸附的第一组分的至少一部分。
在实施例中，例如，在吸附步骤完成、吸附步骤终止时，或者在吸附步骤中形成的热波突破接触器的端部(供给流流向该端部，例如第二端)之前，开始第一再生步骤。
也可选择，在吸附步骤中捕获的第一组分的小于大约5％突破接触器的端部时或之前，和/或当达到一个或多个预定阈值时(例如，达到与经过的时间或吸附步骤、吸附步骤的持续时间、横过接触器的压力差、接触器的一部分内的气体或固体的温度相关的阈值)，和/或当选定组分或流的一个或多个预定阈值浓度或流量实现时，能够开始第一再生步骤。
在实施例中，第一再生步骤能够采用合适低有效能的第一再生流，例如低压蒸汽流，它能够有利地利用能量和/或低压蒸汽流，否则该能量和/或低压蒸汽流可能排出，或者不能在特殊处理中或由集成吸附气体分离系统利用，从而理想地减少了更高压蒸汽流或高有效能蒸汽流的消耗。在一个方面，低有效能再生流的这种利用能够导致减少与吸附方法相关联的能量损失或操作成本。在再生步骤即将结束时，能够使得蒸汽分压在大约0.5至1.2巴的分压范围内的第一再生流进入，以便在吸附剂和/或接触器上或吸附剂和/或接触器中吸附或冷凝所需量的水。
在实施例中，在第一再生步骤的第一时期中，第一再生流中的蒸汽分压力降低到在大约0.05至大约0.2巴之间，以便在回收CO2之前从接触器中的死区体积和接触器内的空隙空间中驱动一些惰性组分，例如氮气和氧气。在第一再生步骤的第二级中，第一再生流中的蒸汽分压增加到大于大约0.5巴，这使得能够吸附在第一再生流中的大部分水，这导致优选是释放用于CO2的解吸热量(用于吸附、冷凝和孔冷凝所需)的至少大约1.5倍。
在实施例中，再生步骤花费等于或小于15秒，优选是等于或小于10秒，更优选是等于或小于8秒，最优选是等于或小于5秒，以便从至少一个吸附剂材料解吸至少50％的吸附第一组分，同时消耗小于6摩尔第三组分/摩尔回收CO2，优选是小于4摩尔第三组分/摩尔回收CO2，最优选是小于3摩尔第三组分/摩尔回收CO2。
在第一再生步骤中，解吸在至少一个吸附剂材料上吸附的第一组分的至少一部分能够主要通过以下至少一个来驱动：分压摇摆，例如第一再生流的至少一个组分的分压或浓度与吸附在至少一个吸附剂材料上的该至少一个组分的平衡分压的差；和/或吸附能量的热量摇摆，例如，第一再生流的至少一个组分和吸附在至少一个吸附剂材料上的该至少一个组分的吸附能量的热量差；和/或真空摇摆，例如在供给或分离步骤和再生步骤(例如第一再生步骤或这些处理的组合)中的压力摇摆。
在还一实施例中，第一再生流能够基本包括可冷凝流体流，且在第一再生步骤中，能够使用多个第一再生流，例如，基本包括第一组分的(第一)第一再生流和基本包括第三组分的(第二)第一再生流，或者蒸汽分压在大约0.05至大约0.2巴之间的(第一)第一再生流和蒸汽分压大于大约0.5巴的(第二)第一再生流。
例如，在第一再生步骤开始时初始注射CO2能够有利于增加在第二产物流中的回收CO2部分的纯度，或者使得低纯度的第二产物流的一部分能够在第一再生步骤之前再循环到接触器，因为低纯度的第二产物流能够预热接触器和吸附剂或向接触器和吸附剂添加额外热量，导致增加CO2的回收。
根据特殊的方法实施例，在第一再生步骤中，第一再生流源(例如多级蒸汽涡轮机的低压级或极低压级、极低压蒸汽涡轮机、加热器或换热器)能够供给和使得包括低有效能的第一再生流进入吸附系统、吸附分离器、第一再生区域、接触器或者在第一再生区域中的接触器部分，例如成蒸汽流形式的水，压力等于或小于大约300kPaabs，或者特别是等于或小于大约200kPaabs，或者更特别是等于或小于大约100kPaabs。
第一再生流或蒸汽流的压力也能够在进入接触器之前通过作为动力流穿过喷射器的高压端口而降低，同时通过喷射器的低压端口回收在调节步骤中产生的低压蒸汽流。由于回收的、低于大气压的蒸汽的量将较低，因此能够添加附加的蒸汽压缩装置，以便在喷射器周围循环或再循环蒸汽，以便收集更多低压蒸汽或增加低压蒸汽的量。
在一个这样的方面，当第一再生流接触至少一个吸附剂材料时，相对于第一组分(例如CO2)对至少一个吸附剂材料具有强亲和力的第三组分(例如H2O)能够吸附在至少一个吸附剂材料上，从而产生吸附热，该吸附热能够与在吸附步骤(也能够称为供给步骤或分离步骤)中由第一组分的吸附而储存在吸附剂中的热量以及在更小程度上包含在第一再生流中的热量组合地使用，以便解吸在第一再生步骤中在接触器上或第一再生区域中的接触器部分上在至少一个吸附剂材料上吸附的第一组分的至少一部分。
利用在第一再生步骤中产生的吸附热(例如第三组分或H2O的吸附)的至少一部分能够有利地：减少在第一再生流中所需或所希望和使用的能量(例如热能和/或有效能)的量；使第一再生流能够包括的热量小于用于解吸在接触器中的至少一个吸附剂材料上吸附和在第二产物流中回收的至少一个组分(例如第一组分)所消耗的热量；使得能够采用低有效能的第一再生流；和/或减少在第一再生步骤中进入的第一再生流的量(这能够导致减少能量消耗和/或在至少一个吸附剂材料上形成冷凝)。
在一个方面，从至少一个吸附剂材料解吸的第一再生流和/或第一组分的一部分形成第二产物流，该第二产物流相对于供给流富含第一组分。第二产物流能够从端部回收，例如接触器的第一端或者在第一再生区域、第一再生区域和吸附分离器中的接触器部分的第一端。
在特殊实施例中，从接触器中回收的第二产物流的第一部分能够相对于供给流富含第一组分，或者基本上包括第一组分，其中，第三组分的分压与饱和压力的比率较低(或第一组分的较大浓度，具有低相对湿度)，而从接触器或在第一再生区域和吸附分离器中的接触器部分中回收的第二产物流的第二或随后部分能够高度富含第一组分(例如，第一组分的浓度范围为大约60体积％至95体积％)以及相对于供给流富含第三组分或基本包含第三组分。
在还一实施例中，第二产物流的第一部分富含第一组分，它能够基本包括第一组分，能够在再生步骤中作为再生流的至少一部分而使用和进入，例如在第二再生步骤中的第二再生流。在一个这样的方面，富含第三组分或基本包括第三组分的第二产物流的第二部分能够在冷凝步骤中进入至少一个冷凝器或冷凝换热器。
在实施例中，冷凝步骤能够用于从第二产物流的至少一部分和第三产物流(该第三产物流从接触器和吸附分离器中回收)的至少一部分中冷凝和分离至少一个可冷凝组分，该第二产物流的至少一部分和第三产物流的至少一部分能够进入冷凝器或冷凝换热器，以便形成第二产物冷凝液流和提纯的第二产物流，该提纯的第二产物流能够相对于从吸附分离器和接触器中回收的第二产物流中的第一组分的浓度具有更高纯度或者具有更大的第一组分浓度。
在冷凝步骤中，还能够在冷凝器或冷凝换热器中引起压力降或真空，但不是必须。在实施例中，冷凝步骤在第一再生步骤之后，并能够与再生步骤(例如第一再生步骤、第二再生步骤和/或调节步骤)基本同时和基本连续地发生。
冷凝步骤能够包括：使得从接触器和吸附分离器中回收的第二产物流的至少一部分或第三产物流的至少一部分进入至少第一冷凝器的产物回路或热回路，例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器；使得从冷却剂源中回收的冷却剂流进入至少第一冷凝器(例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器)的冷却剂回路或冷回路；从至少第一级冷凝器的产物回路或热回路(例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器)除去热量，从而使得在至少第一级冷凝器(例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器)的产物回路或热回路中的第二产物流的至少一部分和第三产物流的至少一部分中的至少一个组分从第二产物流的至少一部分和第三产物流的至少一部分中冷凝并分离，从而形成提纯的第二产物流和冷凝液流，同时在至少第一冷凝器(例如第一冷凝换热器)的至少热回路和吸附分离器的至少一部分和接触器的至少一部分中引起减压和/或真空，例如等于或小于大约100kPaabs，或者具体地说等于或小于大约80kPaabs，或者更具体地说等于或小于大约50kPaabs，或者最具体地说等于或小于大约20kPaabs；从冷却剂回路或至少第一冷凝器(例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器)的冷回路中回收冷却剂流；从至少第一冷凝器(例如至少第一级冷凝器的第一冷凝换热器)的产物回路或热回路中回收提纯的第二产物流和冷凝液流。
来自至少第一冷凝器的热回路的回收液态水能够再循环到锅炉，以便产生蒸汽。
在实施例中，在冷凝步骤中，能够采用至少第一冷凝器级，该第一冷凝器级包括至少第一冷凝器，例如第一冷凝换热器，具有流体分离的冷却回路或冷回路以及产物回路或热回路。在冷凝步骤中，第二产物流的至少一部分或第三产物流的至少一部分(例如能够富含第三组分的第三产物流的至少一部分)从至少一个接触器、吸附分离器的第一再生区域、吸附分离器的第二再生区域、吸附分离器中回收，并能够进入至少第一冷凝级的至少第一冷凝换热器的产物回路或热回路。冷却剂流能够从冷凝器冷却剂源中回收，从而进入至少第一冷凝级的至少第一冷凝换热器的冷却或冷回路，以便从至少第一冷凝级的至少第一冷凝换热器的产物回路传递和除去热量，这能够使产物回路中的第二产物流的至少一部分或第三产物流的至少一部分中的可冷凝组分(例如第三组分)冷凝和分离，从而形成冷凝液流和包含第一组分的提纯第二产物流，同时选择地在产物回路和流体连接通道(包括例如吸附分离器的流体连接部分、吸附分离器的第一再生区域、吸附分离器的第二再生区域、接触器的流体连接部分和吸附分离器上游的通道)中引起例如等于或小于大约100kPaabs的压力降和/或真空，或者特别是等于或小于大约80kPaabs，或者更特别是等于或小于大约50kPaabs，或者甚至更特别是等于或小于大约20kPaabs。
冷却剂流能够从至少第一冷凝级和至少第一冷凝换热器的冷却回路中回收。冷凝液流能够利用泵而从至少第一冷凝换热器和至少第一冷凝级的产物回路或热回路中回收。在可冷凝组分从产物回路中的第二产物流的至少一部分和第三产物流的至少一部分至少局部冷凝或分离之后，提纯的第二产物流能够形成，并能够从至少第一冷凝换热器和至少第一冷凝级的产物回路中回收。
至少一个泵(包括例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵、或者单级或多级压缩机)和/或至少一个阀(例如止回阀或节流阀)能够流体连接在产物回收回路的下游，或者冷凝器或冷凝换热器和/或冷凝级的下游，以便帮助从冷凝器或冷凝换热器和/或冷凝级中回收提纯的第二产物流，从而保持其中的减压或真空和/或进一步降低其中的压力。
在实施例中，至少一个泵(包括例如在低于环境的进口压力下操作的喷射器、真空泵或者单级或多级压缩机)和/或至少一个阀(例如止回阀或节流阀)能够在下游与冷凝器或冷凝换热器和/或冷凝级流体连接，以便帮助从调节步骤回收第三组分，从而保持在冷凝器或冷凝换热器和/或冷凝级中减压或真空和/或进一步减压，和/或降低吸附剂接触器中的压力。
从至少第一冷凝换热器和/或至少第一冷凝级或泵中回收的提纯第二产物流能够通过压缩机而引导和进入提纯第二产物流的最终用途，以便增加提纯第二产物流的压力，从而形成压缩的第二产物流。在一个方面，保持在至少第一冷凝换热器和至少第一冷凝级的产物回路中以及吸附分离器、第一再生区域、第二再生区域和接触器的至少一部分的流体连接部分中的减压或真空能够有利地实现在第一再生步骤和/或第二再生步骤中一种或多种组分从接触器的至少一个吸附剂材料或第一再生区域和/或第二再生区域中的接触器部分的至少一个吸附剂材料的真空解吸机构或真空辅助解吸。
而且，在实施例中，接触器内的减压或真空还能够有利地减少第一再生步骤、形成冷凝和/或以冷凝形式吸附可冷凝组分(例如在至少一个吸附剂材料上的第三组分或H2O)所需的第一再生流或第三组分的量，这能够进一步导致降低解吸在至少一个吸附剂材料上的吸附组分或再生所消耗的能量以及操作成本。在第一再生步骤中的吸附第三组分的量直接与在第一再生步骤之前在吸附剂上储存的水量和在再生步骤结束时在吸附剂温度下第一再生气流的第三组分分压的平衡容量成正比。
希望调节和控制第三组分的分压或蒸汽的压力(当未稀释时)，以便将足够能量注射吸附剂中，以升高吸附剂温度和提供第一组分的解吸热。
在替代实施例中，使用包括至少第一冷凝换热器和至少一个喷射器的至少第一级冷凝器能够有利地在不使用机械驱动真空泵(例如电动真空泵)的情况下引起减压或真空，这能够导致在至少第一再生步骤和吸附气体分离方法中降低能量消耗和操作成本。
在还一方面，当上述真空解吸机构用于帮助至少一个吸附剂材料的再生时，例如在第一再生步骤中，第一再生流能够以合适的降低压力进入接触器，以方便第一组分从吸附剂材料的真空辅助解吸。第一再生流的这种压力降低能够通过节流(例如通过阀)或通过机械膨胀(以便提供一些能量回收)来实现。
在实施例中，在真空泵或压缩机下游或者在多级压缩机的压缩机级之间的后冷却器或中间冷却器处提取的压缩热能够回收和用于吸附气体分离方法，例如以便产生低压蒸汽流。在这样的实施例中，低压蒸汽流能够在等于或小于大约300kPaabs的压力下产生，或者特别是等于或小于大约200kPaabs，或者更特别是等于或小于大约100kPaabs，它能够形成第一再生流的至少一部分，和/或用于补充从低有效能再生流源、第一再生流源或蒸汽涡轮机中回收的蒸汽，或者用于使得基本包括第三组分的流体流的温度升高到适合用作第一和/或第二再生流的温度。在另一方面，第三组分从提纯第二产物流的进一步或附加冷凝能够通过使用附加冷凝器或冷凝换热器级和/或在多级压缩机的至少低压级之间来实现，该多级压缩机用于压缩从冷凝换热器中回收的提纯第二产物流。
在实施例中，在冷凝步骤中，能够使用至少第一喷射器来帮助以下至少一个：从冷凝器中回收提纯的第二产物流；在冷凝器中保持减压或真空；和/或进一步降低冷凝器中的压力。且该第一喷射器能够流体连接在冷凝器或冷凝换热器的下游，并流体连接到提纯第二产物流源，例如压缩机，该提纯第二产物流源能够在升高压力下供给提纯的第二产物流。在一个方面，提纯第二产物流能够从冷凝器或冷凝换热器中回收，并进入喷射器的低压端口。在另一方面，在升高压力下(例如大于大约150kPaabs，或者特别是大于大约200kPaabs，或者更特别是大于大约600kPaabs)的提纯第二产物流(本文称为“压缩的第二产物流”)能够从压缩机或多级压缩机的一个或多个低压级中回收，并作为动力流而进入喷射器的高压端口，这能够合适地帮助从接触器中回收第二产物流中的提纯第一组分。
在实施例中，在吸附步骤之后和第一再生步骤之前，能够采用预再生步骤，以便增加在第一再生步骤中从接触器中回收的第二产物流的纯度。在预再生步骤中，能够使用预再生流，该预再生流包括第一再生流的至少一部分，或者基本包括第三组分的流体流(例如调节流的第一部分)，且该预再生流能够从第一再生流源中回收，并在注射第一再生流之前进入吸附系统、吸附分离器和至少一个接触器。
在一个方面，预再生流能够解吸可能不希望地共同吸附在至少一个吸附剂材料上的第二组分或其他稀释流体组分的至少一部分，从而形成到供给流的回流，该回流能够包括更大浓度的第二组分(相对于到供给流的回流中的其他组分)，并能够相对于供给流富含第一组分。到供给流的回流能够从接触器的第一端回收，再循环，并在吸附步骤之前或在吸附步骤之后进入接触器。
在特殊的方法实施例中，在第一再生步骤之后的调节步骤能够用于至少部分地再生接触器的至少一个吸附剂材料，例如，以便至少部分地解吸在至少一个吸附剂材料上吸附的第三组分。在调节步骤中，吸附在至少一个吸附剂材料上的组分的解吸能够主要通过温度摇摆和/或至少一个组分的分压或浓度的摇摆来驱动。由于更快的处理步骤和处理循环有利于处理经济性，因此，最有利的是在调节步骤中使用第三组分的分压摇摆来除去第三组分和冷却吸附剂接触器。
调节流能够包括分压小于吸附在接触器中的至少一个吸附剂材料上的至少一个组分的平衡分压的至少一个组分，和/或相对于供给流富含第二组分的流体流，例如浓度大于大约50％的第二组分。根据一个方面，在第一再生步骤中，调节流能够处在等于或大于第二温度阈值的温度，例如大约调节流的冷凝温度，并低于至少一个吸附剂材料的温度。在一个这样的方面，用作调节流的合适流体流能够包括例如从燃料燃烧器产生和回收的燃烧气流或者在升高温度下的空气流，和/或第二产物流的一部分，例如具有较低分压第三组分或较低湿度的第二产物流的第一部分。
在特殊的方法实施例中，在调节步骤中，调节流源(例如燃料燃烧器)能够使得调节流进入吸附系统、吸附分离器、调节区域和接触器或在调节区域中的接触器部分，以便进入接触器的第一端，以便沿基本朝向接触器的第二端的方向流动，或者沿相对于供给流的流动方向的同向流动方向流动。当调节流在接触器中流动并接触至少一个吸附剂材料时，温度摇摆和/或在调节流和吸附组分(例如第三组分和第一组分)的平衡分压之间的分压差或浓度差能够合适地使至少一部分吸附组分从至少一个吸附剂材料解吸。在一个这样的方面，调节流的一部分和/或解吸组分能够形成第三产物流，该第三产物流能够相对于供给流富含第一组分和/或第三组分。第三产物流能够从以下至少一个中回收：接触器的第二端、调节区域、吸附分离器和吸附系统。
在一个这样的实例中，从接触器中回收的第三产物流的第一部分能够富含第三组分，或者能够例如基本包含第三组分或更大浓度的第三组分(相对于第一和/或第二组分中的至少一个的浓度)，而从接触器中回收的第三产物流的第二或随后部分能够富含第一组分，能够例如基本包含第一组分和/或第二组分中的至少一个或更大浓度的第一组分和/或第二组分中的至少一个(相对于第三组分的浓度)。在一个这样的实施例中，在第一再生步骤中使用的第一再生流和在调节步骤中使用的调节流包括不同再生介质(例如不同气体和/或不同气体组分)和流能够有利地减少用于再生至少一个吸附剂材料或吸附方法的第一再生或调节介质和流中的至少一个的消耗。
在这样的示例实施例中，由于吸附在至少一个吸附剂材料上的第三组分和/或第一组分的解吸，调节步骤还能够使得至少一个吸附剂材料和接触器的温度降低至例如小于在第一再生步骤中的温度，同时减少冷凝的形成，这能够有利地帮助再生过程，同时降低吸附气体分离方法的能量消耗和操作成本。在调节步骤中，接触器和/或至少一个吸附剂材料能够保持在低于环境压力，例如小于大约100kPaabs(或者例如，在大约70-100kPaabs之间，取决于多种因素，这些因素例如但不局限于在特殊位置处的周围环境的位置、海拔高度、条件和温度)，且第三产物流能够从接触器或接触器的第二端回收，并进入以便组合为供给流的一部分，例如用于在进入接触器之前进入DCC，或者进入接触器。
在一个这样的实施例中，在调节步骤中的这种低于环境压力能够有利地提高吸附方法的效率、希望分离的组分(例如第一组分)的回收和/或第二产物流的纯度。
在根据本发明的替代方法实施例中，在调节步骤中，调节流能够包括相对于供给流富含第一组分的流体流。调节流能够在等于或大于示例第二温度阈值的温度下提供，或者能够在等于或大于第三温度阈值(例如，在第一再生步骤中或者在解吸在所述至少一个吸附剂材料上吸附的所述第一组分的至少一部分时，大约为至少一个吸附剂材料的上限温度)的温度下提供。
在还一实施例中，调节和/或控制调节流压力和组分，以便包括至少一个组分(例如第三组分)，该至少一个组分的分压大于吸附在接触器中的至少一个吸附剂材料上的所述至少一个组分(例如第三组分)的平衡分压。这使得至少一个组分吸附到至少一个吸附剂材料上。
在还一实施例中，该至少一个组分是蒸汽，且在接触器吸附剂的孔中吸附或冷凝的蒸汽的摩尔数与从吸附剂中除去的CO2的摩尔数的比率小于6，优选是小于4，或最优选是小于3。
当(在第一再生步骤中)从接触器中回收的第二产物流的第一部分和/或第一周期用作供给流的至少一部分，或在吸附步骤中未混合地引入时，第二产物流的第二部分和/或随后部分能够从接触器中回收(在第一再生步骤中)，并进入至少一个冷凝器或冷凝换热器，以便进一步提纯或增加第一组分例如CO2的纯度。
在特殊的方法实施例中，冷凝步骤能够用于从第二产物流的至少一部分和第三产物流的至少一部分(它们从接触器和吸附分离器中回收)中冷凝和分离至少一个可冷凝组分，从而形成第三产物冷凝液流和提纯第三产物流，该提纯第三产物流能够相对于从吸附分离器和接触器中回收的第三产物流中的第三组分的浓度具有减小浓度的第三组分。
在调节步骤中，接触器和/或至少一个吸附剂材料能够控制和保持在低于环境压力，或小于大约100kPaabs(或者例如，在大约70-100kPaabs之间)，调节蒸汽能够进入吸附分离器和接触器，以便进入接触器，和/或从接触器中回收的第三产物流的至少一部分能够进入至少一个冷凝器或冷凝换热器。然后，包含第三组分的回收的冷凝液能够再循环到蒸发器(例如蒸汽发生器)，以便减少第三组分由于快速循环吸附分离处理的消耗。
在根据本发明的实施例中，吸附方法包括供给流冷却步骤、吸附步骤、预再生步骤、第一再生步骤和调节步骤。
在实施例中，吸附步骤、预再生步骤、第一再生步骤和调节步骤能够顺序地循环，并基本连续或间歇地重复。供给流冷却步骤、吸附步骤、预再生步骤、第一再生步骤和调节步骤能够在吸附系统中基本同时地发生，例如，在采用五个或更多个吸附分离器和接触器的吸附系统中，或者在采用具有单个接触器的单个吸附分离器的吸附系统中，该单个接触器运动或循环通过在吸附分离器内的至少五个区域。
在根据本发明的还一替代方法实施例中，吸附方法还能够包括至少一个减压步骤和至少一个增压步骤，其中，至少一个减压步骤能够在吸附步骤之后和在第一再生步骤之前发生，且至少一个增压步骤能够在第一再生步骤之后和在调节步骤或吸附步骤之前发生。
图1是表示吸附系统和方法的示例实施例的简化示意图，该吸附系统和方法包括多个静止或固定的接触器100、101和102、供给流导管201、第一产物流导管202、调节流导管203、用于回收调节流的流出物的第三产物流导管204、第一再生流导管205和第二产物流导管206。阀流体连接在导管201、202、203、204、205和206与接触器100、101和102之间，以便控制在各处理步骤中进出接触器的流体流的流动。吸附分离系统还包括：与接触器100流体连接的阀201-100、阀202-100、阀203-100、阀204-100、阀205-100、阀206-100；与接触器101流体连接的阀201-101、阀202-101、阀203-101、阀204-101、阀205-101、阀206-101；以及与接触器102流体连接的阀201-102、阀202-102、阀203-102、阀204-102、阀205-102、阀206-102。
下面的表1表示了图1所示的阀和吸附分离系统的阀位置。表的行表示接触器、阀和它的位置，而表的列表示各接触器在一段时间内的吸附处理的相应步骤。阀由相关联的导管和接触器来标识，例如，阀201-100表示在导管201和接触器100中和/或之间流体连接的阀。在图1和下面的表中表示了对于各接触器具有三个步骤(吸附步骤A、第一再生步骤B和调节步骤C)的吸附方法实施例。在下面的表中，阀通过“O”表示为打开，通过“X”表示为关闭。在该实例中，接触器100、101和102异相或基本顺序地操作，以便产生用于供给流、第二产物流和调节气体流的半连续流。示例表示的三个步骤是使用供给流的吸附步骤、使用第一再生流的第一再生步骤和使用调节流的调节步骤。
表1
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在用于执行本发明方法的一个系统实施例中，吸附剂接触器是静止或固定的接触器，它们分组为以协调的循环速度和相位来操作的3个或更多接触器的组。各接触器与至少3个进口导管和3个出口导管连接，各进口导管有阀，各出口导管有阀，其中，阀可操作成使得在各接触器和导管之间能够或不能流体连接。阀能够是例如旋转阀、双向阀、三通阀、闸阀和蝶阀，优选是在阀和接触器之间具有减小的管道距离和/或体积。
图2是表示吸附系统和方法的示例性实施例的简化示意图，该吸附系统和方法包括多个静止或固定的接触器100、101和102、供给流导管201、第一产物流导管202a和202b、第一再生流导管205、第二产物流导管206和第一产物再循环导管208。阀流体连接在导管和接触器之间的各流体连接处，以便在各处理步骤中控制进出接触器的流体流。阀由相关联的导管和接触器来标识，例如，阀201-100表示在导管201和接触器100中和/或之间流体连接的阀。吸附分离系统还包括：与接触器100流体连接的阀201-100、阀202a-100、阀202b-100、阀208-100、阀205-100、阀206-100；与接触器101流体连接的阀201-101、阀202a-101、阀202b-101、阀208-101、阀205-101、阀206-101；以及与接触器102流体连接的阀201-102、阀202a-102、阀202b-102、阀208-102、阀205-102、阀206-102。
图2表示了对于各接触器具有三个步骤A1、A2和B的吸附方法实施例。下面的表2表示了图2中所示的阀和吸附分离系统的相应阀位置。表的行表示接触器、阀和它的位置，而表的列表示各接触器在一段时间内的吸附处理的相应步骤。阀由相关联的导管和接触器来标识，例如，阀201-100表示在导管201和接触器100中和/或之间流体连接的阀。阀通过(“O”)表示为打开，且阀通过(“X”)表示为关闭。在该实例中，接触器100、101和102异相地操作，以便产生用于供给流、第二产物流和第一产物流的半连续流。示例表示的三个步骤是第一吸附步骤A1、第二吸附步骤A2以及使用第一再生流的第一再生步骤B。在该实例中，两个吸附剂接触器基本串联地操作，使得能够提高第一组分的回收，同时还在第一再生步骤之前在第二吸附步骤中增加在接触器中第一组分的饱和水平。冷凝单元(图2中未示出)能够在导管208中流体连接和使用，以便通过从第一产物再循环流中除去第三组分来提高对于一些吸附剂材料的吸附剂处理和系统性能，例如，在吸附步骤A1中进入的供给流包括相对较低浓度的第三组分的情况下，吸附步骤(例如吸附步骤A1)的一部分能够提供与在其他吸附方法中的典型调节步骤类似的结果，这使得能够在吸附第一组分的同时汽提在吸附剂材料上吸附的第三组分。
表2
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在用于从燃烧处理的烟道气流中分离第一组分的吸附气体分离应用中，在除去一部分水的情况下，在吸附步骤中进入接触器的供给流中的水的分压能够比在第一再生步骤中低得多。
图2表示了当在第一吸附步骤A1和第二吸附步骤A2之间转换时的流动方向反转，不过，实施该技术并不必须流动方向反转。
在用于执行本发明方法的另一系统实施例中，吸附剂接触器是静止或固定，它分组为3个或更多接触器的组，并以协调的循环速度和相位来操作。各接触器与至少3个进口导管和3个出口导管连接，各进口导管有阀，各出口导管有阀，其中，阀可操作成使得在各接触器和导管之间能够或不能流体连接。阀能够是例如旋转阀、双向阀、三通阀、闸阀和蝶阀，优选是在阀和接触器之间具有减小的管道距离和/或体积。至少一个导管能够用于串联地连接接触器，从而使得处理流出物(例如第一接触器的流出物流)能够成为第二接触器的供给流的至少一部分。
在替代实施例中，吸附分离方法能够使用吸附系统，该吸附系统包括与图2中相同的吸附系统物理布局。不过，吸附步骤分成三个吸附步骤，第一吸附步骤A1中，执行步骤A1的接触器串联地流体连接在执行步骤A3的接触器的上游，在第二吸附步骤A2中，接触器操作成使得供给流能够直接流过接触器，从而从供给流中吸附和分离第一组分，产生第一产物流，并回收第一产物流，且第三吸附步骤A3串联地操作成驱动和增加在接触器中的吸附剂的饱和，它也能够称为供给饱和步骤。
下面的表3表示了用于各接触器的吸附方法实施例(该吸附方法有三个吸附步骤(第一吸附步骤A1、第二吸附步骤A2、第三吸附步骤A3)和使用第一再生流的第一再生步骤B)以及图2中所示的阀和吸附分离系统的相应阀位置。表的行表示接触器、阀和它的位置，而表的列表示各接触器在一段时间内的吸附处理的相应步骤。阀由相关联的导管和接触器来识别，例如，阀201-100表示在导管201和接触器100中和/或之间流体连接的阀。阀通过(“O”)表示为打开，且阀通过(“X”)表示为关闭。
表3
在该实例中，接触器100、101和102异相地操作，以便表示多个接触器能够用于怎样产生用于供给流、供给流出物或第一产物流以及第二和第三产物流的半连续流。冷凝单元(图3中未示出)能够在导管208中流体连接和使用，以便通过从第一产物流中除去第三组分来提高一些吸附剂材料的吸附剂处理和系统性能。本领域技术人员将注意到，当两个吸附剂接触器床串联操作时，在第二吸附步骤A2(在供给流到第一产物流导管202a的通路中只有一个吸附剂接触器)中的流动阻力显著低于在第一吸附步骤A1或第三吸附步骤A3中的流动阻力。因此，导管201和导管202a或202b中的压力基本直到阀都恒定，且在第二吸附步骤A2中吸附剂接触器将经历更高流量。希望使供给流通过吸附机和接触器的流动阻力最小化，以便能够使处理循环更快和/或减少用于驱动可选风扇或鼓风机的能量，该风扇或鼓风机能够用于增压或使供给流运动。
图2表示了当在第一吸附步骤A1和第二吸附步骤A2之间转换时的流动方向反转，不过，实施该技术并不必须流动方向反转。
图3A和3B是表示用于基于MOF吸附剂的接触器的数值模拟结果的曲线图，表示了在使用蒸汽流作为第一再生流的第一再生步骤的时间中点附近的温度以及CO2和H2O负载曲线的快照，其中，蒸汽注射在吸附步骤中沿相对于接触器中的供给流的流动方向的逆流方向来进行。图3A表示了y轴上的温度，x轴上的1米接触器的轴向位置以及作为轴向位置的函数的温度曲线图400。图3B表示了y轴上的吸附物质负载，x轴上的1米接触器的轴向位置，曲线401表示了作为轴向位置的函数的、吸附在吸附剂上的第三组分或水组分的量(单位为kmol/kg吸附剂)(或水负载)，曲线402表示了作为轴向位置的函数的、吸附在吸附剂上的第一组分或二氧化碳组分的量(单位为kmol/kg吸附剂)(或CO2负载)，区域410表示解吸的第一组分或二氧化碳组分，而区域420表示重新吸附的第一组分或二氧化碳组分。图3A和3B中的两个曲线图表示在再生步骤中的时间点。箭头454和456表示温度前沿的运动方向，箭头452表示在再生步骤中的第一或二氧化碳组分解吸前沿，因为再生或蒸汽流从接触器的轴向位置10m至0.0m进入接触器，如箭头450所示。温度变化430表示由于第三组分或水组分的吸附而导致的温度变化，而温度变化440表示由于第一组分或二氧化碳组分重新吸附而导致的温度变化。
在这种情况下，模拟大约1巴的纯蒸汽，并使它从接触器的轴向位置1.0m至0.0m进入接触器，如箭头450所示。在图3A中，我们能够看到，在接触器的大约0.6m至1.0m轴向位置处温度或温度变化430大幅增加，其中蒸汽被吸附，从而释放吸附热，以及在接触器的大约0.3m至0.5m轴向位置处温度或温度变化440的第二次较小增加，其中，一些CO2已经在它离开接触器的途中在接触器内重新吸附。
在图3B中，阴影区域表示CO2负载变化VS在吸附步骤结束时记录的负载曲线。在通过第一再生步骤的中点处，由于当与由接触器形成的高浓度第二产物流出物接触时CO2吸附能力的强烈增加，因此几乎没有CO2从接触器逸出。区域410表示在轴向位置0.6m至1m之间解吸的第一或CO2组分的积分，它与区域420紧密匹配，该区域420表示在轴向位置0.3m至0.5m之间重新吸附的CO2的量。这种现象非常类似于色谱提纯步骤，其中，所希望的产物在色谱柱内浓缩。
为了最少地使用过量蒸汽来将CO2推出接触器，重要的是在第一再生步骤中行进通过接触器的热和气体组分前沿以相同速度运动通过接触器。重新吸附本身对处理能量的影响较小，因为吸附热储存在吸附剂结构中，并在解吸过程中部分地返回，或者能够在第一再生步骤中置换增加接触器温度所需的一些蒸汽或能量。箭头454和箭头456表示温度前沿的运动方向，箭头452表示在第一再生步骤中的第一或二氧化碳组分解吸前沿。
图4是表示吸附系统的示例实施例的简化示意图，该吸附系统包括RAM 509，该RAM509具有接触器500，该接触器500还包括至少一个吸附剂，并设置有4个静止区域或区段(用于相关联的处理步骤或条件)，其中，区域或区段在接触器500内基本流体分离。区段A2和区段A3、接触器500和RAM 509流体连接，以便接收供给流501。区段A2的出口流体连接成回收第一产物流的第二部分或流出物流502，而区段A3的出口流体连接成从区段A3的出口回收第一产物流的第三部分或流出物流501-R，并使得流出物流501-R进入区段A1的进口。区段A1的出口流体连接成从区段A1中回收第一产物流的第一部分或流出物流507，并使流出物流507组合成流出物流502。RAM 509和接触器500流体连接成接收区段B中的再生流503，并从区段B中回收第二产物流504。
在实施例中，接触器500绕中心轴线旋转，其中，接触器500运动到布置在垂直于接触器500的旋转轴线的定子板(图5中未示出)上的不同供给和流出物流体连接器。供给流501引导和进入区段A2和A3，而第一产物流或流出物流501-R在区段A3的出口处产生并从区段A3中回收。流出物流501-R在预供给或第一吸附步骤中作为供给流而返回和进入区段A1，以便提高回收。流出物流507能够与从区段A2回收的流出物流502组合。再生流503沿与供给流501在区段A2和A3中在它们的相应吸附步骤中的流动方向相反的流动方向进入区段B，从而产生相对于供给流501富含第一组分的第二产物流504。
在特殊实施例中，接触器500在4个步骤之间循环：预供给或第一吸附步骤，该预供给或第一吸附步骤包括使得流出物流501-R的至少一部分再循环和进入，以便提高第一组分的回收，以及通过冷却和除去在区段A1内的吸附剂上吸附的第三组分的至少一部分来调节吸附剂；第二吸附步骤，用于吸附第一组分，并增加第一组分的回收，以便回收大于大约90％；供给饱和或第三吸附步骤，其中，供给流501进入区段A3和接触器500，从而导致第一组分的回收减少到小于大约80％；以及再生步骤，其中，使得具有第三组分的较高分压(相对于在第三吸附过程中在区段A3中的接触器500部分的平衡饱和水平)的再生流503进入区段B和接触器500，以便使得第三组分的放热吸附或冷凝在吸附剂中，同时释放在吸附剂上吸附的第一组分。
图5是具有两级的本发明实施例的示意图，这两级设置有旋转吸附机(RAMs)，该旋转吸附机有与图4中所述的类似地操作的第二级RAM。在第一级中，第一RAM 610用于从烟道气中除去一部分水分，其中，烟道气的第二部分用作第一RAM 610的供给流501。第一RAM610流体连接成回收流出物流602，并使得流出物流602作为供给流而进入第二级或第二RAM510的区段A2，用于从供给流中分离第一组分或二氧化碳。烟道气的第一部分绕过第一RAM610，并用作第二RAM 510的区段A3的供给流501。
在图5中，吸附系统的示例实施例包括第一RAM 610和第二RAM 510，该第一RAM610有接触器600，该接触器600还包括至少第一吸附剂，并设置有两个区域或区段，该第二RAM 510有接触器500，该接触器500还包括至少第二吸附剂，并设置有四个区域或区段。接触器600和接触器500的区域或区段基本流体分离。第一RAM 610和接触器600流体连接成接收和/或使得供给流501的第二部分进入区段D1和接触器600，并从区段D1和接触器600中回收第一产物流或流出物流602；以及接收和/或使得再生流603进入区段E，并从区段E中回收流出物流604，该流出物流604能够相对于再生流603包含高浓度的第三组分或水。在第二RAM 510中，区段A2、接触器500和RAM 510流体连接成接收来自接触器600和第一RAM 610的区段D1的流出物流602作为供给流，而区段A3、接触器500和RAM 510流体连接成接收供给流501的第一部分作为供给流。区段A2的出口流体连接成回收第一产物流的第二部分或流出物流502，而区段A3的出口流体连接成从区段A3的出口回收第一产物流的第三部分或流出物流501-R，并使得流出物流501-R进入区段A1的进口作为供给流。区段A1的出口流体连接成从区段A1中回收第一产物流的第一部分或流出物流508，并使得流出物流508与流出物流502组合。RAM 510的区段B和接触器500流体连接成接收再生流503和从区段B中回收第二产物流504。接触器600中的第一吸附剂能够是或不是与接触器500中的第二吸附剂相同的吸附剂。
在一个方面，具有接触器600的第一RAM 610设置在具有接触器500的第二RAM 510的前面或上游，其中，第二RAM 510用于从用作供给流501的多组分流体流中分离和除去第一组分。烟道气或供给流501的第一部分绕过第一RAM 610，并用作第二RAM 510的区段A3的供给流501。
第一RAM 610和接触器600用于从供给流501的第二部分中除去第三组分。在供给流是燃烧烟道气的情况下，第一RAM 610和接触器600用于除去第三组分或水。在吸附步骤中，供给流501的第二部分进入和穿过接触器600的区段D1，在该区段D1中，第三组分由第一吸附剂吸附并与供给流501的第二部分分离。剩余的未吸附组分产生流出物流602，该流出物流602相对于供给流501部分消耗第三组分(例如水)。当接触器600绕轴线旋转时，区段E中的吸附剂通过使得干燥气体流(例如再生流603)(例如具有低湿度的空气流)进入而再生，从而通过分压摇摆、压力摇摆或真空摇摆而产生相对于供给流501的第二部分富含第三组分的流出物流604。然后，流出物流604从区段E、接触器600和第一RAM 610中回收。
然后，来自第一RAM 610的区段D1的流出物602用作第二RAM 510的区段A2的供给流。第二RAM 510和接触器500如图4所述操作，除了使用调节(或干燥)的供给蒸汽，例如，使用从RAM 610的区段D1中回收的流出物流602作为RAM 510的区段A2的供给流，以及添加冷凝器505，以便从流出物流501-R中除去一部分第三组分作为冷凝液流506。在燃烧烟道气提纯的情况下，从流出物料流602(该流出物料流602用作在第二吸附步骤中进入区段A2的供给流)和/或从流出物料流501-R(在预供给或第一吸附步骤中进入区段A1)中除去水将大大增强一些基于MOF的吸附剂的性能，这些吸附剂在CO2吸附位点上具有水的竞争性吸附。
在特殊实施例中，使用所述方法的吸附系统包括串联流体连接的两个吸附机或RAM，例如RAM 610和RAM 510，其中，第一RAM或第一RAM 610从供给流(例如供给流501的第二部分)中除去大于大约30％和小于大约80％范围内的大部分第三组分，产生具有低湿度的流出物或产物流，例如流出物流602，该流出物流602能够然后用作第二RAM 510的区段A2的供给流，操作成回收在供给气体(例如供给流501的第一部分和供给流501的第二部分)中包含的第一组分。
在还一实施例中，RAM还能够包括使用冷却流或增压和膨胀回路的冷凝器，该冷凝器流体连接成从接触器和RAM中回收第一产物流的第三部分，并使第一产物流的第三部分或流出物流作为供给流而再循环和进入接触器和RAM。冷凝器能够流体连接成从接触器500的区段A3中回收第一产物流或流出物流501-R，并使第一产物流或流出物流501-R作为供给流再循环和进入接触器500的区段A1。
图6是具有两级的本发明实施例的示意图，这两级设置有旋转吸附机(RAMs)。在第一级中，第一RAM 720以具有两个吸附步骤和再生步骤的简化循环来操作。相对于来自第一RAM 720的第一产物流的第一部分包含更大比例或浓度的第一组分的第一产物流的第二部分引导至第二级和第二RAM 730，以便增加第一组分的回收。
在图6中，使用在本发明中所述方法的吸附系统的示例实施例包括：第一RAM 720，该第一RAM 720有接触器700，该接触器700还包括至少第一吸附剂，并设置有三个区域或区段；第二RAM 730，该第二RAM 730有接触器710，该接触器710还包括至少第二吸附剂，并设置有四个区域或区段。接触器700和接触器710的区域或区段基本流体分离。在一个方面，具有接触器700的第一RAM 720设置和流体连接在具有接触器710的第二RAM 730的前面或上游。接触器710和第二RAM 730的区段A2和区段A3流体连接成接收和使得来自接触器700和第一RAM 720的区段D2的第一产物流的第二部分或流出物流711作为供给流而进入。接触器700和第一RAM 720的区段D1和区段D2流体连接成接收供给流701。第一RAM 720和区段D1流体连接成回收第一产物流的第一部分或流出物流702。在第二RAM 730中，区段A2和区段A3、接触器710和RAM 730流体连接成从来自接触器700和第一RAM 720的区段D2的流出物流711接收供给流。区段A2的出口流体连接成回收第一产物流的第二部分或流出物流712，而区段A3的出口流体连接成从区段A3的出口回收第一产物流的第三部分或流出物流711-R，并使得流出物流711-R进入区段A1的进口。区段A1的出口流体连接成从区段A1中回收第一产物流的第一部分或流出物流708，并使得流出物流708与流出物流712组合。RAM 730和接触器710流体连接成接收区段B中的再生流713和从区段B中回收第二产物流714。接触器700中的第一吸附剂能够是或不是与接触器710中的第二吸附剂相同的吸附剂。第一RAM 720和第二RAM 730都用于从用作供给流701的多组分气体流(例如烟道气流)中分离和回收第一组分(例如二氧化碳)。第一RAM 720和接触器700使用具有更少处理步骤的更简单循环，这使得第一组分的生产率更高，但回收更低。第二RAM 730和接触器710使用具有更多处理步骤的复杂循环，导致从供给流的回收增加，该供给流是来自第一RAM 720和接触器700的流出物流的一部分。
在一个方面，第一RAM 720和接触器700设置成有三个区段或三个处理步骤，其中，供给流701进入第一RAM 720、区段D1、区段D2和接触器700，以便与第一吸附剂接触。在对应于区段D1并在区段D1中发生的第一吸附步骤中，第一组分从供给流701中分离，并作为第一产物流的第一部分或流出物流702而以大于大约90％的回收来除去，它能够丢弃，例如释放到大气中。接触器700然后运动或旋转，其中，在区段D2中发生供给饱和步骤或第二吸附步骤，其中，第一组分的回收相对于在区段D1中发生的第一吸附步骤显著减少。第一产物流的第二部分或流出物流711在区段D2处从接触器700中回收，并用作第二RAM 730和接触器710的供给流。第一再生流703包括较高第三组分分压(相对于吸附剂在先前或第二吸附步骤中在区段A2中的平衡饱和水平)，第一再生流703进入第一RAM 720、区段E和接触器700，从而使得第三组分在区段E中在吸附剂上放热吸附或冷凝，同时释放吸附在吸附剂中和/或吸附剂上的第一组分。第二产物流704从区段E中回收，并能够在捕获作为产物的第一组分之前进一步提纯。
在另一方面，第二RAM 730、接触器710绕中心轴线运动或旋转到布置在与接触器710的旋转轴线垂直的定子板(图6中未示出)上的不同供给和流出物流体连接器。流出物流711引导和进入作为第二RAM 730以及区段A2和A3的供给流，而在区段A3中产生并从区段A3中回收作为流出物流711-R的第一产物流的第三部分在预供给或第一吸附步骤中返回为区段A1中的供给流，以便提高回收。冷凝器715与区段A3流体连接，以便分离和除去包含在流出物流711-R中的可冷凝第三组分的一部分，并使得干燥的流出物流711-R作为供给流而进入区段A1。冷凝液流506从冷凝器715中回收。从区段A1回收的第一产物流的第一部分或流出物流708与第一产物流的第二部分或流出物流712组合。第一再生流713进入第二RAM730、区段B和接触器710，以便使得第三组分的放热吸附或冷凝在吸附剂中，同时释放吸附在吸附剂上的第一组分。第二产物流714从区段B中回收，并能够在捕获作为产物的第一组分之前进一步提纯。
在特殊实施例中，使用所述方法的吸附系统包括串联地流体连接的两个吸附机或RAMs，例如第一RAM和第二RAM，其中，第一RAM流体连接在第二RAM的上游，第一吸附机或第一RAM产生第一产物流的两个部分，例如第一产物流的第一部分和第一产物流的第二部分。在与收集相同的时间段中，第一产物流的第一部分具有第一组分的低穿透或包含在供给流中的第一组分例如二氧化碳的通量的小于大约10％，且第一产物流的第二部分具有第一组分的较高穿透，其中，第一产物流的第二部分引导和作为供给流而进入第二RAM或第二吸附机，且在吸附方法的至少一个步骤中包括分压摇摆，并产生第三组分的吸附热，该吸附热等于或大于在至少一个吸附机或RAM中在方法中回收的第一组分的解吸热的大约1.5倍。在一个方面，产生的吸附热用于从吸附剂中解吸组分。
在还一实施例中，以简化循环操作的第一吸附机或RAM包括每立方米吸附剂接触器体积的第一部件生产率，它大于第二吸附机或RAM的每立方米吸附剂接触器体积的生产率的大约1.5倍。
图7是表示能够使用本发明中所述的分离方法的吸附系统的示例实施例的简化示意图，该吸附系统包括RAM 820，该RAM 820有接触器800，该接触器800还包括至少一个吸附剂，并设置有五个区域或区段。接触器800的区域或区段基本流体分离。RAM 820和接触器800流体连接成：接收和/或使得供给流801进入区段A1，并从区段A1中回收第一产物流802的第一部分；接收和/或使得预再生流803进入区段B1，并从区段B1中回收第二产物流804的第一部分；使得第二产物流804的第一部分再循环和进入区段A2，并从区段A2中回收第一产物流810的第二部分；接收和/或使得再生流805进入区段B2，并从区段B2中回收第二产物流806的第二部分；以及接收和/或使得调节流807进入区段C，并从区段C中回收第三产物流808。区段A2能够流体连接成使得第一产物流810的第二部分与第一产物流802的第一部分组合。
在实施例中，供给流801在区段A1中进入RAM 820和接触器800，以便与区段A1中的吸附剂接触，其中，第一组分的至少一部分由吸附剂吸附，从而产生第一产物流802的第一部分，该第一产物流802的第一部分从接触器800、区段A1和RAM 820中回收。再生步骤分成在区段B1和区段B2中发生的两个连续再生步骤，其中，预再生流803在区段B1中进入接触器800，再生流805在区段B2中进入接触器800，从而使得第三组分放热吸附或冷凝到吸附剂中，同时释放在吸附剂中或吸附剂上吸附的第一组分。第二产物流804的第一部分从接触器800和区段B1中回收，并重新定向和进入区段A2和接触器800中，其中，第二产物流804的第一部分相对于供给流801部分地消耗第一组分。第一产物流810的第二部分在接触器800和区段A2中产生，该第一产物流810的第二部分能够从接触器800和区段A2中回收，并与第一产物流802的第一部分组合。第二产物流806的第二部分从接触器800和区段B2中回收，并能够进一步提纯，以便收集第一组分。调节流807在C区段中进入接触器800，以便产生第三产物流808，该第三产物流808再从接触器800、C段和RAM 820中回收。预再生流803和再生流805能够包括相同的来源和组分，但并不是必须。
在特殊实施例中，使用本文所述方法的吸附系统包括具有至少五个区段的一个RAM。
图8是表示能够使用本发明中所述的分离方法的吸附系统的示例实施例的简化示意图，该吸附系统包括RAM 830，该RAM 830有接触器800，该接触器800还包括至少一个吸附剂，并设置有六个区域或区段。接触器800的区域或区段基本流体分离。RAM 830和接触器800流体连接成：接收和/或使得供给流801进入区段A1，并从区段A1中回收第一产物流802的第一部分；接收和/或使得预再生流803进入区段B1，并从区段B1中回收第二产物流804的第一部分；使第二产物流804的第一部分再循环和进入区段A2，并从区段A2中回收第一产物流810的第二部分；接收和/或使得再生流805进入区段B2，并从区段B2中回收第二产物流806的第二部分；接收和/或使得调节流807进入区段C2，并从区段C2中回收第三产物流808的第二部分；接收和/或使得预调节流809进入区段C1，并从区段C1中回收第三产物流811的第一部分；以及使得第三产物流811的第一部分与预再生流803组合和/或进入区段B1。区段A2能够流体连接成使得第一产物流810的第二部分与第一产物流802的第一部分组合。在该实例中，图8中所述的连接和流存在于图9中，其中添加了用于调节步骤的区段，其中，第三产物流的第一部分再循环并与预再生流组合，用于在预再生步骤中使用。由于区段C1中的接触器的升高温度，高浓度的第三组分能够存在于第三产物流811的第一部分中，且第三产物流的第一部分的再循环能够有益于在预再生步骤中升高在区段B1中的接触器800的温度。预再生流803和再生流805能够包括相同的来源和组分，但并不是必须。
在特殊实施例中，使用本文所述方法的吸附系统包含具有至少六个区段的一个RAM。
图9是表示第一或二氧化碳组分浓度曲线110、第二或氮组分浓度曲线111和第三或水组分浓度曲线112的曲线图，如在第二产物流中观察到的在再生步骤中的组分浓度VS时间。浓度表示在y轴上，时间表示在x轴上。第二产物流101的第一部分包含更大部分的第二组分或氮气(相对于第一组分或二氧化碳)，而第二产物流102的第二部分包含更大部分的第一组分(相对于第二组分)，还表示了将第二产物流分成第一组分纯度较低的第二产物流和第一组分纯度较高的第二产物流。第二产物流101的第一部分能够再循环到吸附步骤或预再生步骤。第二产物流102的第二部分能够回收和进入冷凝器，以便从混合物中除去水。
图10是表示喷射器、压缩机、高压回路和低压回路的组合的实施例的简化流程图，该组合与在第二再生步骤中进行第二再生的接触器或部分流体连接，或者与在第一调节步骤中用于第一调节的区段流体连接，以便产生真空，并使得能够在低于环境的抽空下将从吸附剂接触器中回收的一些低压流升级为处于足够压力的第三组分分压的流，以便在第一再生步骤中或在第一再生步骤的一部分中使用。在方法实施例中，该方法能够用于将从床中除去的蒸汽的压力从大约0.3至0.7巴的压力范围增加至大约0.8至1.2巴。该方法能够在该步骤中使蒸汽的回收最大化，且加热蒸汽压缩泵能够用于再循环一些中压蒸汽。
图11表示了具有热液体回路的喷射器压缩机的实施例组合，该热液体回路能够与在第二再生步骤中进行第二再生的接触器或部分流体连接，以便产生真空，以便从吸附剂中除去水，并将回收的低于大气压的蒸汽升级为高压蒸汽或热水，该高压蒸汽或热水能够在第一再生步骤的一部分中闪蒸，以便产生蒸汽。在实施例中，使热水流过喷射器，以便产生和抽吸真空。再生蒸汽能够通过在喷射泵回路中在高于100℃的温度下闪蒸至少一部分水来实现。通过在回路中流体连接的额外热水器来实现添加热量或热量补充。闪蒸器能够在低于大气压的使用点附近操作，这从热回收的前景和与废热的集成来看能够很有利。
图12A提供了表示将供给步骤和再生步骤分成三个子步骤的方法流程图。这能够在与供给或再生流的单程接触以及供给或再生流通过两个接触器的串联接触之间转换。在吸附循环中改变流体流流动构造的益处是使该方法的产物回收和产物纯度最大化。图12B表示了在运动床或运动接触器系统上实施三个子步骤B1、B2、B3的实例。各流动方向箭头的顶部的红色图表示了作为处理时间和步骤的函数的、沿吸附剂床或接触器的流动方向的第一组分浓度分布。应当注意，在吸附剂中局部浓度的第一组分峰值之后是高浓度的第三组分，它沿流动方向推动第一组分。当在再生中间反转流动方向时，在吸附剂床面和隔离阀之间的死区体积由第三组分冲洗，从而降低了产品由剩余的不希望气体组分(例如第二组分)稀释的危险。
图13提供了方法流程图，其中，吸附剂的一部分浸入包含第三组分的液体中，同时降低压力。供给步骤和调节步骤保持与图12A中相同。在这种情况下，第三组分的蒸气在再生步骤的压力下就地形成。这确实消除了由于使第三组分过热和将气相流体流输送到分离容器而导致的一些能量损失。它还提供了回收由第三组分吸附在吸附剂上而产生的一些热量的机会。
在实现本发明中所述方法的系统的一个实施例中，包含吸附剂接触器的容器在喷射器低压进口侧与喷射器流体连接。喷射器还在喷射器高压流进口侧与动力流连接，喷射器的出口与压缩机流体连接，并分流到中压蒸汽储存器。压缩机的出口在返回和与喷射器的高压进口侧连接之前与换热器和蒸汽进口连接。
在任何上述详细实施例中所述的任何吸附分离器或吸附接触器能够采用任何合适的吸附剂材料，包括但并不局限于例如干燥剂、活性炭、石墨、碳分子筛、活性氧化铝、分子筛、铝磷酸盐、硅铝磷酸盐、沸石吸附剂、离子交换沸石、亲水性沸石、疏水性沸石、改性沸石、天然沸石、八面沸石、斜发沸石、丝光沸石、金属交换硅铝磷酸盐、单极树脂、双极性树脂、芳族交联聚苯乙烯基质、溴化芳族基质、甲基丙烯酸酯共聚物、碳纤维、碳纳米管、纳米材料、金属盐吸附剂、高氯酸盐、草酸盐、碱土金属颗粒、ETS、CTS、金属氧化物、负载的碱金属碳酸盐。碱促进的水滑石、化学吸附剂、胺、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、有机金属吸附剂和金属有机骨架吸附剂材料以及它们的组合。
在实施例中，一种用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法，所述吸附气体分离方法包括：
(a)供给或吸附步骤，该供给或吸附步骤包括：
i.使得所述供给流进入其中有至少第一吸附剂的接触器，用于使所述供给流与所述第一吸附剂接触，
ii.使得所述第一组分的至少一部分吸附到所述至少所述第一吸附剂上，
iii.产生第一产物流，该第一产物流相对于所述供给流至少部分地消耗所述第一组分，以及
iv.从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流；以及
(b)再生步骤，该再生步骤包括：
i.使得具有第三组分的至少第一再生流进入或供给到所述至少一个接触器中，
ii.使得所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个接触器中,
iii.解吸吸附到所述至少所述第一吸附剂上的所述至少第一组分的一部分,
iv.从所述至少一个接触器中回收第二产物流，
其中，所述再生步骤还包括，对于所述再生步骤的至少一部分，将第一再生流中的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的分压阈值，
所述至少所述第一吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂活性炭、掺杂石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
在这样的实施例中，该方法还能够包括在步骤(a)中，将所述供给流的温度控制成等于或小于80℃的供给温度阈值。
还有，该方法能够包括，在步骤(b)中，所述第一再生流沿所述至少一个接触器的所述接触发生在第一持续时间内，且在步骤(a)中，所述供给流沿所述至少一个接触器的所述接触发生在第二持续时间内，且所述第一持续时间等于或小于所述第二持续时间的40％。
在实施例中，上述方法还能够包括，在步骤(a)中，使所述供给流沿所述至少一个接触器与在第一组分剂量阈值范围内的一定剂量所述第一组分接触，所述第一组分剂量阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克吸附剂有0.3至3mmol的所述第一组分。
还有，在实施例中，该方法还能够包括，在步骤(b)中，使所述第一再生流沿所述至少一个接触器与在第三组分剂量阈值范围内的一定剂量所述第三组分接触，所述第三组分剂量阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克所述吸附剂有1至6mmol的所述第三组分。
在另一实施例中，该方法还能够包括，在步骤(b)中，回收所述第二产物流，且在第一组分剂量回收阈值范围内回收一定剂量所述第一组分，所述第一组分剂量回收阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克所述吸附剂有0.15至1.5mmol的所述第一组分。
在另一实施例中，在步骤(b)之后，该方法还能够包括步骤(c)，降低在所述至少一个接触器中的气相的所述第三组分的分压，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
在替代实施例中，步骤(c)能够包括降低在所述至少一个接触器中的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
还有，在另一替代实施例中，步骤(c)能够包括：使得调节流进入所述至少一个接触器，所述调节流有所述第三组分和第三组分分压，该第三组分分压等于或小于在步骤(b)结束时在所述至少所述第一吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％的第三组分分压阈值，从而冲洗或吹扫所述至少一个接触器，以及从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
在这样的替代实施例中，该方法还能够包括从相同的来源回收所述调节流和所述供给流。
还有，在这样的替代实施例中，所述调节流能够是所述供给流的一部分。
还有，在该实施例的替代方案中，步骤(c)能够在所述至少一个接触器内在调节压力下执行，并在所述至少一个接触器内的供给压力下执行步骤(a)，其中，所述调节压力小于所述供给压力。
还有，在这样的实施例的替代方案中，该方法还能够包括，在沿所述至少一个接触器接触所述调节流之前，通过从所述调节流中除去所述第三组分的一部分而调节所述调节流。
在这样的实施例中，该方法还能够包括，使得所述调节流进行冷却和冷凝中的至少一个，以及从所述调节流中除去所述第三组分的所述部分。
在实施例中，该方法还能够包括使所述调节流与第二吸附剂接触，用于从所述调节流中选择地除去所述第三组分的所述部分，其中，所述第二吸附剂与所述第一吸附剂不同。
在实施例中，该方法还能够包括，使所述调节流与第二吸附剂接触，用于从所述调节流中选择地除去所述第三组分的所述部分，其中，所述第二吸附剂材料与所述第二吸附剂相同。
在替代实施例中，该方法能够包括，在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒，或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。
还有，该方法能够包括，使所述供给流的未吸附分子在所述至少一个接触器中停留等于或小于5秒的停留持续时间，优选是等于或小于2秒，或者更优选是等于或小于1秒。
在实施例中，使所述供给流在0.2至10m/s的供给表观速度阈值范围内流过所述至少一个接触器。
还有，在实施例中，该方法还能够包括，使供给流、第一再生流和调节流中的至少一个在供给表观速度阈值范围内流过所述至少一个接触器，该供给表观速度阈值范围还包括1至30m/s。
在实施例中，该方法还能够包括，提供具有等于或大于1000m2/m3的润湿表面积的所述至少一个接触器，或者优选是等于或大于2000m2/m3。
而且，实施例能够包括，使得所述至少一个接触器在步骤(a)中有等于或小于30kPa的压力降，或者优选是等于或小于10kPa。
在实施例中，该方法还能够包括，使得所述至少一个接触器相对于与所述供给流和/或所述第一再生流接触的所述至少一个接触器的热容量有用于吸附所述第一组分的吸附剂循环容量，该热容量等于或大于0.1mmol/焦耳/开尔文。
在实施例中，该方法还能够包括，使得所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加所述第一组分的所述部分。
在实施例中，该方法还能够包括，降低在所述至少一个接触器中的压力，使得所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在将所述至少一个接触器所述淹没或所述浸没在所述液体中之后，进行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
在实施例中，所述至少一个接触器还包括第一接触器和第二接触器，且还包括，在步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中，使所述供给流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器。在这样的实施例中，该方法还包括，在步骤(a)的至少一部分中，在所述第二接触器中，使所述供给流在所述第二接触器中接触，并从所述第二接触器中回收所述第一产物流。
在替代实施例中，该方法还包括：提供多个所述至少一个接触器；以及在所述多个所述至少一个接触器中同时或并行地执行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的至少一个，或者通过在所述多个所述至少一个接触器中交错或交替进行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)而执行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的至少一个。
在另一替代实施例中，其中，所述至少一个接触器还包括串联地流体连接的第一接触器、第二接触器和第三接触器，该方法还能够包括：在第一步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中，使所述供给流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器，而在第二步骤(a)的至少一部分中，在所述第二接触器中，在所述第二接触器中接触所述供给流，从所述第二接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第三接触器。
在实施例中，该方法还能够包括紧接在步骤(b)之后的步骤(b2)，降低在所述至少一个接触器中的压力，使得第二再生流沿所述至少所述第一吸附剂接触，从所述至少所述第一吸附剂中解吸所述第一组分和所述第三组分；以及从所述至少一个接触器回收所述第一组分和第三组分。
在这样的实施例中，其中，在步骤(b2)中，所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
在实施例中，该方法还能够包括从所述供给流、所述第一产物流和所述第三产物流中的至少一个冷凝和再循环所述第三组分，并使用所述第三组分用于所述第一再生流，其中，所述第三组分是水。
在另一替代实施例中，该方法还能够包括从所述第三产物流中除去所述第三组分的至少一部分，从而形成调节的第三产物流，以及将所述调节的第三产物流作为所述第一再生流的至少一部分来再循环。
在这样的实施例中，所述第二再生流的氧浓度小于所述供给流或大气空气中的至少一个的氧浓度。
还有，在这样的实施例中，所述供给流的压力在1至5巴的范围内。
在另一替代实施例中，该方法还能够包括：在步骤(c)中，使得动力流体进入喷射器，并在所述至少一个接触器中引起真空，用于从所述至少一个接触器中回收所述第三产物流。
在这样的实施例中，所述动力流是包含所述第三组分的增压气体，所述动力流的压力大于1巴，或优选是大于2巴，且所述第三组分的浓度大于50％，优选是大于90％，或更优选是大于98％。
还有，在这样的实施例中，所述动力流在所述第三组分的饱和分压大于0.4巴(或优选是大于1巴)的温度下是液体。
在实施例中，所述第一组分是二氧化碳，所述第二组分是氮气，且所述第三组分是水。
在本发明的第二广义方面，一种用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法能够包括：
(a1)第一供给或吸附步骤，该第一供给或吸附步骤包括：
使第一供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器通过，使得所述第一供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上，产生第一产物流的第一部分，该第一产物流的第一部分相对于所述供给流部分地消耗所述第一组分，以及从所述至少一个接触器中回收第一产物流的所述第一部分；
(a2)第二供给或第二吸附步骤，该第二供给或第二吸附步骤包括：
使第二供给流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器通过，使得所述第二供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上，产生第一产物流的第二部分，该第一产物流的第二部分相对于所述第二供给流部分地消耗第一组分，以及从所述至少一个接触器中回收第一产物流的第二部分；
(b1)第一再生步骤，该第一再生步骤包括：
使具有至少所述第三组分的第一再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触，使得来自所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分，以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第一部分；
(b2)第二再生步骤，该第二再生步骤包括：
在步骤(b2)的至少一部分中，将第二再生流的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值，使所述第二再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触，使得来自所述第二再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分，以及从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第二部分；
(c1)第一调节步骤，该第一调节步骤包括以下至少一个：
降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分，降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分，以及使得第一调节流进入所述至少一个接触器，所述第一调节流有所述第三组分和第三组分分压，该第三组分分压等于或小于第三组分分压阈值，该第三组分分压阈值为在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％，冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；以及
(c2)第二调节步骤，该第二调节步骤包括以下至少一个：
降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分，降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分，以及使得第二调节流进入所述至少一个接触器，所述第二调节流有所述第三组分和第三组分分压阈值，该第三组分分压阈值等于或小于在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％的第三组分分压阈值，冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分。在实施例中，所述至少一个吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂，以及在步骤(a1)和步骤(a2)、或步骤(b1)和步骤(b2)、或步骤(c1)和步骤(c2)中在具有不同压力、不同温度或在各步骤之间有不同处理流组分中的至少一个的情况下进行。
在这样的实施例中，在步骤(a1)中，所述第一供给流中的所述第三组分的分压小于在步骤(a2)中所述第二供给流中的所述第三组分的分压。
还有，在替代实施例中，在步骤(a1)中，所述第一供给流的压力处于第一供给流压力，且在步骤(a2)中，所述第二供给流的压力处于第二供给流压力，其中，所述第一供给流压力小于所述第二供给流压力。
在实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a1)中，利用泵来抽空所述至少一个接触器，用于使得所述至少一个接触器和所述第一供给流内的压力降低到所述第一供给流压力。
在实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a2)中，利用压缩机或泵来压缩所述第二供给流，用于使得所述第二供给流的所述压力增加到所述第二供给流压力。
在实施例中，在步骤(b1)中，所述第一再生流处于在0.1至0.4巴的压力范围内的压力，并有第一组分或第三组分，用于至少冲洗在所述至少一个接触器的空隙空间中的所述第二组分。
也可选择，在实施例中，在步骤(b1)中，所述第一再生流的所述第三组分的浓度在大于20体积％和小于90体积％的第三组分浓度阈值范围内。
在实施例中，该方法还包括，在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，且在步骤(b1)中使用第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
在这样的实施例中，在步骤(c1)中，该方法还能够包括，使得具有所述第三组分的动力流体进入喷射器，并引起真空，用于从所述至少一个接触器中回收第三产物流的所述第一部分。在实施例中，所述运动流体的压力等于或大于2巴的运动流体压力阈值。
在另一替代实施例中，该方法还包括从第一产物流的所述第一部分、第一产物流的所述第二部分、第二产物流的所述第一部分、第二产物流的所述第二部分、第三产物流的所述第一部分或第三产物流的所述第二部分中的至少一个中回收至少一个冷凝液流；以及在步骤(c1)中，使得所述至少一个冷凝液流作为动力流体进入喷射器，并在所述至少一个接触器中引起真空，用于帮助解吸所述第三组分。
在这样的实施例中，该方法还包括，在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，并在步骤(b1)中使用第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
在替代实施例中，该方法还包括，在步骤(c1)中回收具有所述第三组分的第一分压的第三产物流的所述第一部分，并在步骤(c2)中回收具有所述第三组分的第二分压的第三产物流的所述第二部分，其中，所述第三组分的所述第一分压大于所述第三组分的所述第二分压。
在其他实施例中，该方法还能够包括，在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，并在步骤(b1)中使用所述第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
在实施例中，该方法还能够包括，在步骤(c1)中通过泵、喷射器、冷凝换热器来控制所述第三产物流的所述第一部分的压力，从所述第三产物流的所述第一部分中回收所述第三组分，以及使得从所述第三产物流的所述第一部分中回收的所述第三组分在步骤(b1)中作为所述第一再生流的至少一部分而进入，或者在(b2)中作为所述第二再生流的至少一部分而进入，或者在步骤(b1)中作为所述第一再生流的至少一部分而进入，以及在步骤(b2)中作为所述第二再生流的至少一部分而进入。
在替代实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a2)之后和步骤(b1)之前，将所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加在步骤(b1)中从所述至少一个接触器或所述第二产物流中回收的所述第一组分的所述部分。
在替代实施例中，该方法还能够包括，在步骤(b1)之前，降低所述至少一个接触器中的压力，将所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在所述使得所述至少一个接触器淹没或浸没在所述液体中之后，进行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
在实施例中，该方法还能够包括提供多个所述至少一个接触器；以及在所述多个所述至少一个接触器中同时或并行地执行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)中的至少一个，或者通过在所述多个所述至少一个接触器中交错或交替进行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)来执行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)中的至少一个。
在替代实施例中，所述至少一个接触器包括串联地流体连接的第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述方法还能够包括：在所述第一接触器中在步骤(a1)的至少一部分中，使所述供给流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器，而在所述第二接触器中在步骤(a2)的至少一部分中，使所述供给流在所述第二接触器中接触，从所述第二接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第三接触器。
在替代实施例中，所述至少一个接触器包括串联地流体连接的第一接触器和第二接触器，还包括：在所述第一接触器中在步骤(b1)的至少一部分中，使所述第一再生流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第二产物流的第一部分，并使来自所述第一接触器的所述第二产物流的所述第一部分作为所述第一再生流而进入所述第二接触器；以及在步骤(b2)的至少一部分中，在所述第二接触器中接触所述第一再生流，从所述第二接触器中回收所述第二产物流的第二部分。
在这样的实施例中，所述至少一个接触器还包括与所述第二接触器串联流体地连接的第三接触器，该方法还包括，紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，在第三步骤(b3)的至少一部分，使来自所述第二接触器的所述第二产物流的所述第二部分作为第一再生流进入所述第三接触器。
在上述实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a1)和(b1)中串联地流体连接所述多个所述至少一个接触器，以及在步骤(c1)的至少一部分中并联地流体连接所述多个所述至少一个接触器。
在替代实施例中，所述至少一个接触器还包括第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述方法还能够包括，紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，该步骤(b3)包括在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中执行步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)中的一个，其中，步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)并行地执行，在步骤(b3)中，使第三再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并从所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中回收所述第二产品流的第三部分，在步骤(b1)中，使用在步骤(b3)中回收的所述第二产物流的所述第三部分作为所述第一再生流的至少一部分，使所述第一再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并从所述第一接触器、所述第二接触器或所述第三接触器中的一个中回收所述第二产物流的所述第一部分，以及在步骤(b2)中，使所述第二再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并使得所述第二产物流的所述第二部分回收为提纯的第一组分流，其中，步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中顺序地执行。
在替代实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a1)中，使得具有所述第一组分的第一分压的所述第一供给流通过，且在步骤(a2)中，使得具有所述第一组分的第二分压的所述第二供给流通过，其中，所述第一浓度小于所述第二浓度，且所述第一分压小于所述第二分压。
在这样的实施例中，所述第一供给流包括空气流，所述第二供给流包括烟道气流，所述第一组分是二氧化碳，所述第三组分是水。
还有，在实施例中，所述至少一个接触器还包括第一接触器和第二接触器，所述方法还包括，在所述第一接触器中执行步骤(a1)、步骤(a2)、步骤(b)或步骤(b1)和(b2)、步骤(c)或步骤(c1)和(c2)，以及在所述第二接触器中执行步骤(a2)、步骤(b)或步骤(b1)和(b2)、步骤(c)或步骤(c1)和(c2)。
在实施例中，该方法还能够包括，紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，该步骤(b3)能够包括降低在所述至少一个接触器中的压力，使第二再生流或第三再生流沿所述至少一个吸附剂接触，从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分和所述第三组分，以及从所述至少一个接触器中回收所述第一组分和第三组分。
在实施例中，在步骤(b3)中，在所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
在实施例中，所述第一组分是二氧化碳，所述第二组分是氮气，且所述第三组分是水。
在实施例中，该方法还能够包括，在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，或者优选是等于或小于10秒；优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒；或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。
在替代的广义实施例中，用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法包括：
(a)使所述供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器接触；
(b)使得所述供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；
(c)产生相对于所述原料流部分地消耗所述第一组分的第一产物流；
(d)从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流；
(e)在与所述至少一个接触器流体连接的容器内或在所述至少一个接触器内产生具有第三组分的第一再生流，在步骤(b)的至少一部分中，所述第一再生流的所述第三组分的分压等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值；
(f)使所述第一再生流与在所述至少一个接触器中的所述至少一个吸附剂接触；
(g)使得所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分的一部分，以及
(h)从所述至少一个接触器中回收第二产物流。
在实施例中，所述至少一个吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
在实施例中，该方法还能够包括：在步骤(b)中，使所述第一再生流在所述至少一个接触器中在所述至少一个接触器内的压力下进行接触，该压力在0.4巴至0.95巴的压力阈值范围之间，其中，在步骤(b)中，所述第一再生流在等于或大于在所述至少一个接触器内的所述第三组分的蒸发温度的温度下处于液相。
也可选择，在另一实施例中，该方法在步骤(b)中能够包括，通过使所述第一再生流的所述第三组分的所述部分吸附到所述至少一个吸附剂上而产生吸附热，并通过热传导和热对流中的至少一个而将所述吸附热的至少一部分传递到所述液相的所述第三组分。
在实施例中，该方法还包括，使得所述至少一个接触器有所述至少一个接触器的润湿表面，该润湿表面排斥液相的水，用于防止液态水占据所述至少一个接触器的孔体积和/或流动槽道。
还有，在实施例中，该方法还能够包括，在步骤(a)之后和在步骤(b)之前，使得所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加在步骤(b)中从所述至少一个接触器或所述第二产物流中回收的所述第一组分的所述部分。
还有，在替代实施例中，该方法还能够包括，在步骤(b)之前，降低所述至少一个接触器中的压力，将所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在所述使得所述至少一个接触器淹没或浸没在所述液体中之后，执行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
在替代实施例中，所述至少一个接触器包括第一接触器和第二接触器，所述方法还能够包括：在步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中，使所述供给流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第一产物流，并使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器，而在在步骤(a)的至少一部分中，所述第二接触器中，使所述供给流在所述第二接触器中接触，从所述第二接触器中回收所述第一产物流，以及使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流来引导。
在实施例中，该方法还能够包括，紧接在步骤(b)之后的步骤(b2)，该步骤(b2)包括：降低所述至少一个接触器中的压力，使第二再生流沿所述至少一个吸附剂接触，从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分和所述第三组分，以及从所述至少一个接触器回收所述第一组分和第三组分。
在这样的实施例中，在所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
在实施例中，该方法还能够包括，从所述供给流、所述第一产物流和所述第三产物流中的至少一个冷凝和再循环所述第三组分，以及使用所述第三组分用于所述第一再生流和所述第二再生流中的至少一个，其中，所述第三组分是水。
在实施例中，所述第一组分是二氧化碳，所述第三组分是水。
在这样的实施例中，所述供给流的压力在1至5巴的范围内。
在实施例中，该方法还能够包括，在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，或者优选是等于或小于10秒；优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒；或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。

Claims (82)

1.一种用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法，所述循环吸附气体分离方法包括：
(a)供给或吸附步骤，该供给或吸附步骤包括：
i.使得所述供给流进入其中有至少第一吸附剂的接触器，用于使所述供给流与所述第一吸附剂接触；
ii.使得所述第一组分的至少一部分吸附到所述至少所述第一吸附剂上；
iii.产生第一产物流，该第一产物流相对于所述供给流至少部分地消耗所述第一组分；以及
iv.从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流；以及
(b)再生步骤，该再生步骤包括：
i.使得具有第三组分的至少第一再生流进入或供给到所述至少一个接触器中；
ii.使得所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个接触器中；
iii.解吸吸附到所述至少所述第一吸附剂上的所述至少第一组分的一部分；
iv.从所述至少一个接触器中回收第二产物流；
其中，所述再生步骤还包括，对于所述再生步骤的至少一部分，将第一再生流中的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的分压阈值；
所述至少所述第一吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂活性炭、掺杂石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：在步骤(a)中，将所述供给流的温度控制成等于或小于80℃的供给温度阈值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：在步骤(b)中，所述第一再生流沿所述至少一个接触器的所述接触发生在第一持续时间内，且在步骤(a)中，所述供给流沿所述至少一个接触器的所述接触发生在第二持续时间内，且所述第一持续时间等于或小于所述第二持续时间的40％。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，还包括：在步骤(a)中，使所述供给流沿所述至少一个接触器与在第一组分剂量阈值范围内的一定剂量所述第一组分接触，所述第一组分剂量阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克吸附剂有0.3至3mmol的所述第一组分。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)中，使所述第一再生流沿所述至少一个接触器与在第三组分剂量阈值范围内的一定剂量所述第三组分接触，所述第三组分剂量阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克所述吸附剂有1至6mmol的所述第三组分。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)中，回收所述第二产物流，且在第一组分剂量回收阈值范围内回收一定剂量所述第一组分，所述第一组分剂量回收阈值范围为对于包含在所述至少一个接触器中的每克所述吸附剂有0.15至1.5mmol的所述第一组分。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)之后，还包括步骤(c)，降低在所述至少一个接触器中的气相的所述第三组分的分压，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)之后，还包括步骤(c)：降低在所述至少一个接触器中的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
9.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)之后，还包括步骤(c)：使得调节流进入所述至少一个接触器，所述调节流有所述第三组分和第三组分分压，该第三组分分压等于或小于在步骤(b)结束时在所述至少所述第一吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％的第三组分分压阈值，从而冲洗或吹扫所述至少一个接触器，以及从所述至少一个接触器中回收第三产物流。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括：从相同的来源回收所述调节流和所述供给流。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：所述调节流是所述供给流的一部分。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括：在所述至少一个接触器内在调节压力下执行步骤(c)，并在所述至少一个接触器内的供给压力下执行步骤(a)，其中，所述调节压力小于所述供给压力。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括：在沿所述至少一个接触器接触所述调节流之前，通过从所述调节流中除去所述第三组分的一部分而调节所述调节流。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：使得所述调节流进行冷却和冷凝中的至少一个，以及从所述调节流中除去所述第三组分的所述部分。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：使所述调节流与第二吸附剂接触，用于从所述调节流中选择地除去所述第三组分的所述部分，其中，所述第二吸附剂与所述第一吸附剂不同。
16.根据权利要求13所述的方法，还包括：使所述调节流与第二吸附剂接触，用于从所述调节流中选择地除去所述第三组分的所述部分，其中，所述第二吸附剂与所述第二吸附剂相同。
17.根据权利要求1至16中任意一项所述的方法，还包括：在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒，或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少所述第一吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。
18.根据权利要求1至16中任意一项所述的方法，还包括：使所述供给流的未吸附分子在所述至少一个接触器中停留等于或小于5秒的停留持续时间，优选是等于或小于2秒，或者更优选是等于或小于1秒。
19.根据权利要求1至16中任意一项所述的方法，还包括：使所述供给流在0.2至10m/s的供给表观速度阈值范围内流过所述至少一个接触器。
20.根据权利要求1至16中任意一项所述的方法，还包括：使供给流、第一再生流和调节流中的至少一个在供给表观速度阈值范围内流过所述至少一个接触器，该供给表观速度阈值范围还包括1至30m/s。
21.根据权利要求1至20中任意一项所述的方法，还包括：提供具有等于或大于1000m2/m3的润湿表面积的所述至少一个接触器，或者优选是等于或大于2000m2/m3。
22.根据权利要求1至21中任意一项所述的方法，还包括：使得所述至少一个接触器在步骤(a)中有等于或小于30kPa的压力降，或者优选是等于或小于10kPa。
23.根据权利要求1至22中任意一项所述的方法，还包括：使得所述至少一个接触器相对于与所述供给流和/或所述第一再生流接触的所述至少一个接触器的热容量有用于吸附所述第一组分的吸附剂循环容量，该热容量等于或大于0.1mmol/焦耳/开尔文。
24.根据权利要求1至23中任意一项所述的方法，还包括：使得所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加所述第一组分的所述部分。
25.根据权利要求1至23中任意一项所述的方法，还包括：降低在所述至少一个接触器中的压力，使得所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在将所述至少一个接触器所述淹没或所述浸没在所述液体中之后，进行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
26.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个接触器还包括第一接触器和第二接触器，且还包括：
在步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中：
使所述供给流与所述第一接触器接触，
从所述第一接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器；以及
在步骤(a)的至少一部分中，在所述第二接触器中：
使所述供给流在所述第二接触器中接触，以及
从所述第二接触器中回收所述第一产物流。
27.根据权利要求7、8或9所述的方法，还包括：提供多个所述至少一个接触器；以及在所述多个所述至少一个接触器中同时或并行地执行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的至少一个，或者通过在所述多个所述至少一个接触器中交错或交替进行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)而执行步骤(a)、步骤(b)和步骤(c)中的至少一个。
28.根据权利要求7、8或9所述的方法，所述至少一个接触器还包括串联地流体连接的第一接触器、第二接触器和第三接触器，该方法还包括：
在第一步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中，
使所述供给流与所述第一接触器接触，
从所述第一接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器；以及
在第二步骤(a)的至少一部分中，在所述第二接触器中，
在所述第二接触器中接触所述供给流，
从所述第二接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第三接触器。
29.根据权利要求1至28中任意一项所述的方法，还包括：紧接在步骤(b)之后的步骤(b2)：
降低在所述至少一个接触器中的压力；
使得第二再生流沿所述至少所述第一吸附剂接触；
从所述至少所述第一吸附剂中解吸所述第一组分和所述第三组分；以及
从所述至少一个接触器回收所述第一组分和第三组分。
30.根据权利要求29所述的方法，其中，在步骤(b2)中，所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
31.根据权利要求1至30中任意一项所述的方法，还包括：
从所述供给流、所述第一产物流和所述第三产物流中的至少一个冷凝和再循环所述第三组分；以及
使用所述第三组分用于所述第一再生流，其中，所述第三组分是水。
32.根据权利要求7、8或9所述的方法，还包括：从所述第三产物流中除去所述第三组分的至少一部分，从而形成调节的第三产物流，以及将所述调节的第三产物流作为所述第一再生流的至少一部分来再循环。
33.根据权利要求29所述的方法，还包括：所述第二再生流的氧浓度小于所述供给流或大气空气中的至少一个的氧浓度。
34.根据权利要求1至33中任意一项所述的方法，还包括：所述供给流的压力在1至5巴的范围内。
35.根据权利要求7、8或9所述的方法，其特征在于，还包括：在步骤(c)中，使得动力流体进入喷射器，并在所述至少一个接触器中引起真空，用于从所述至少一个接触器中回收所述第三产物流。
36.根据权利要求35所述的方法，其中，所述动力流是包含所述第三组分的增压气体，所述动力流的压力大于1巴，或优选是大于2巴，且所述第三组分的浓度大于50％，优选是大于90％，或更优选是大于98％。
37.根据权利要求35所述的方法，其中，所述动力流在所述第三组分的饱和分压大于0.4巴的温度下是液体，或者优选是大于1巴。
38.根据权利要求1至37中任意一项所述的方法，其中，所述第一组分是二氧化碳，所述第二组分是氮气，且所述第三组分是水。
39.一种用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法，所述循环吸附气体分离方法包括：
(a1)第一供给或吸附步骤，该第一供给或吸附步骤包括：
使第一供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器通过；
使得所述第一供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；
产生第一产物流的第一部分，该第一产物流的第一部分相对于所述供给流部分地消耗所述第一组分；以及
从所述至少一个接触器中回收第一产物流的所述第一部分；
(a2)第二供给或第二吸附步骤，该第二供给或第二吸附步骤包括：
使第二供给流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器通过；
使得所述第二供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；
产生第一产物流的第二部分，该第一产物流的第二部分相对于所述第二供给流部分地消耗第一组分，以及
从所述至少一个接触器中回收第一产物流的第二部分；
(b1)第一再生步骤，该第一再生步骤包括：
使具有至少所述第三组分的第一再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触；
使得来自所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分，以及
从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第一部分；
(b2)第二再生步骤，该第二再生步骤包括：
在步骤(b2)的至少一部分中，将第二再生流的所述第三组分的分压控制成等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值，
使所述第二再生流与包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器接触；
使得来自所述第二再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并解吸所述第一组分，以及
从所述至少一个接触器中回收第二产物流的第二部分；
(c1)第一调节步骤，该第一调节步骤包括以下至少一个：
i.降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；
ii.降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；以及
iii.使得第一调节流进入所述至少一个接触器，所述第一调节流有所述第三组分和第三组分分压，该第三组分分压等于或小于第三组分分压阈值，该第三组分分压阈值为在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％，冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第一部分；以及
(c2)第二调节步骤，该第二调节步骤包括以下至少一个：
i.降低所述第三组分的分压或包含在所述至少一个接触器中的气相的相对湿度，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分；
ii.降低包含在所述至少一个接触器中的气相的压力，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分；以及
iii.使得第二调节流进入所述至少一个接触器，所述第二调节流有所述第三组分和第三组分分压阈值，该第三组分分压阈值等于或小于在步骤(b)结束时在所述至少一个吸附剂的温度下所述第三组分的平衡蒸气压的50％的第三组分分压阈值，冲洗或吹扫所述至少一个接触器，并从所述至少一个接触器中回收第三产物流的第二部分；
所述至少一个吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂，以及
在步骤(a1)和步骤(a2)、或步骤(b1)和步骤(b2)、或步骤(c1)和步骤(c2)中在具有不同压力、不同温度或在各步骤之间有不同处理流组分中的至少一个的情况下进行。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，在步骤(a1)中，所述第一供给流中的所述第三组分的分压小于在步骤(a2)中所述第二供给流中的所述第三组分的分压。
41.根据权利要求39所述的方法，其中，在步骤(a1)中，所述第一供给流的压力处于第一供给流压力，且在步骤(a2)中，所述第二供给流的压力处于第二供给流压力，其中，所述第一供给流压力小于所述第二供给流压力。
42.根据权利要求41所述的方法，还包括：在步骤(a1)中，利用泵来抽空所述至少一个接触器，用于使得所述至少一个接触器和所述第一供给流内的压力降低到所述第一供给流压力。
43.根据权利要求41或42所述的方法，还包括：在步骤(a2)中，利用压缩机或泵来压缩所述第二供给流，用于使得所述第二供给流的所述压力增加到所述第二供给流压力。
44.根据权利要求39至43中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b1)中，所述第一再生流处于在0.1至0.4巴的压力范围内的压力，并有第一组分或第三组分，用于至少冲洗在所述至少一个接触器的空隙空间中的所述第二组分。
45.根据权利要求39至44中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b1)中，所述第一再生流的所述第三组分的浓度在大于20体积％和小于90体积％的第三组分浓度阈值范围内。
46.根据权利要求39至45中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，且在步骤(b1)中使用第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
47.根据权利要求46所述的方法，还包括：在步骤(c1)中，使得具有所述第三组分的动力流体进入喷射器，并引起真空，用于从所述至少一个接触器中回收第三产物流的所述第一部分。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，所述运动流体的压力等于或大于2巴的运动流体压力阈值。
49.根据权利要求46、47或48所述的方法，还包括：从第一产物流的所述第一部分、第一产物流的所述第二部分、第二产物流的所述第一部分、第二产物流的所述第二部分、第三产物流的所述第一部分或第三产物流的所述第二部分中的至少一个中回收至少一个冷凝液流；以及在步骤(c1)中，使得所述至少一个冷凝液流作为动力流体进入喷射器，并在所述至少一个接触器中引起真空，用于帮助解吸所述第三组分。
50.根据权利要求45所述的方法，还包括：在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，并在步骤(b1)中使用第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
51.根据权利要求39所述的方法，还包括：在步骤(c1)中回收具有所述第三组分的第一分压的第三产物流的所述第一部分，并在步骤(c2)中回收具有所述第三组分的第二分压的第三产物流的所述第二部分，其中，所述第三组分的所述第一分压大于所述第三组分的所述第二分压。
52.根据权利要求39至51中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(c1)中回收第三产物流的所述第一部分，并在步骤(b1)中使用所述第三产物流的所述第一部分作为所述第一再生流的至少一部分。
53.根据权利要求39至52中任意一项所述的方法，还包括：
在步骤(c1)中通过泵、喷射器、冷凝换热器来控制所述第三产物流的所述第一部分的压力，
从所述第三产物流的所述第一部分中回收所述第三组分，以及
使得从所述第三产物流的所述第一部分中回收的所述第三组分在步骤(b1)中作为所述第一再生流的至少一部分而进入，或者在(b2)中作为所述第二再生流的至少一部分而进入，或者在步骤(b1)中作为所述第一再生流的至少一部分而进入，以及在步骤(b2)中作为所述第二再生流的至少一部分而进入。
54.根据权利要求39至53中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(a2)之后和步骤(b1)之前，将所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加在步骤(b1)中从所述至少一个接触器或所述第二产物流中回收的所述第一组分的所述部分。
55.根据权利要求39至54中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b1)之前，降低所述至少一个接触器中的压力，将所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在所述使得所述至少一个接触器淹没或浸没在所述液体中之后，进行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
56.根据权利要求39至55中任意一项所述的方法，还包括：提供多个所述至少一个接触器；以及在所述多个所述至少一个接触器中同时或并行地执行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)中的至少一个，或者通过在所述多个所述至少一个接触器中交错或交替进行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)来执行步骤(a1)、步骤(b1)和步骤(c1)中的至少一个。
57.根据权利要求39至55中任意一项所述的方法，其中，所述至少一个接触器包括串联地流体连接的第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述方法还包括：
在步骤(a1)的至少一部分中，在所述第一接触器中，
使所述供给流与所述第一接触器接触，
从所述第一接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器；以及
在步骤(a2)的至少一部分中，在所述第二接触器中，
使所述供给流在所述第二接触器中接触，
从所述第二接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第三接触器。
58.根据权利要求39至55中任意一项所述的方法，其中，所述至少一个接触器包括串联地流体连接的第一接触器和第二接触器，还包括：在所述第一接触器中在步骤(b1)的至少一部分中，使所述第一再生流与所述第一接触器接触，从所述第一接触器中回收所述第二产物流的第一部分，并使来自所述第一接触器的所述第二产物流的所述第一部分作为所述第一再生流而进入所述第二接触器；以及在步骤(b2)的至少一部分中，在所述第二接触器中接触所述第一再生流，从所述第二接触器中回收所述第二产物流的第二部分。
59.根据权利要求58所述的方法，其中，所述至少一个接触器还包括与所述第二接触器串联流体地连接的第三接触器，该方法还包括，紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，在第三步骤(b3)的至少一部分，使来自所述第二接触器的所述第二产物流的所述第二部分作为第一再生流进入所述第三接触器。
60.根据权利要求56所述的方法，还包括：在步骤(a1)和(b1)中串联地流体连接所述多个所述至少一个接触器，以及在步骤(c1)的至少一部分中并联地流体连接所述多个所述至少一个接触器。
61.根据权利要求39至55中任意一项所述的方法，所述至少一个接触器还包括第一接触器、第二接触器和第三接触器，所述方法还包括：
紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，该步骤(b3)包括在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中执行步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)中的一个，其中，步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)并行地执行；
在步骤(b3)中，使第三再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并从所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中回收所述第二产品流的第三部分；
在步骤(b1)中，使用在步骤(b3)中回收的所述第二产物流的所述第三部分作为所述第一再生流的至少一部分，使所述第一再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并从所述第一接触器、所述第二接触器或所述第三接触器中的一个中回收所述第二产物流的所述第一部分；以及
在步骤(b2)中，使所述第二再生流与在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中的一个中的所述至少一个吸附剂接触，并使得所述第二产物流的所述第二部分回收为提纯的第一组分流；
其中，步骤(b1)、步骤(b2)和步骤(b3)在所述第一接触器、所述第二接触器和所述第三接触器中顺序地执行。
62.根据权利要求39所述的方法，还包括：在步骤(a1)中，使得具有所述第一组分的第一分压的所述第一供给流通过，且在步骤(a2)中，使得具有所述第一组分的第二分压的所述第二供给流通过，其中，所述第一浓度小于所述第二浓度，且所述第一分压小于所述第二分压。
63.根据权利要求62所述的方法，其中，所述第一供给流包括空气流，所述第二供给流包括烟道气流，所述第一组分是二氧化碳，所述第三组分是水。
64.根据权利要求62或63所述的方法，其中，所述至少一个接触器还包括第一接触器和第二接触器，所述方法还包括，
在所述第一接触器中执行步骤(a1)、步骤(a2)、步骤(b)或步骤(b1)和(b2)、步骤(c)或步骤(c1)和(c2)，以及
在所述第二接触器中执行步骤(a2)、步骤(b)或步骤(b1)和(b2)、步骤(c)或步骤(c1)和(c2)。
65.根据权利要求39至64中任意一项所述的方法，还包括：紧接在步骤(b2)之后的步骤(b3)，该步骤(b3)包括：
降低在所述至少一个接触器中的压力；
使第二再生流或第三再生流沿所述至少一个吸附剂接触；
从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分和所述第三组分；以及
从所述至少一个接触器中回收所述第一组分和第三组分。
66.根据权利要求55所述的方法，其中，在步骤(b3)中，在所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
67.根据权利要求39至66中任意一项所述的方法，其中，所述第一组分是二氧化碳，所述第二组分是氮气，且所述第三组分是水。
68.根据权利要求39至67中任意一项所述的方法，还包括：
在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，或者优选是等于或小于10秒；优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒；或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。
69.一种用于分离包括至少第一组分和第二组分的供给流的组分的循环吸附气体分离方法，所述循环吸附气体分离方法包括：
(a)使所述供给流沿包括至少一个吸附剂的至少一个接触器接触；
(b)使得所述供给流的所述第一组分吸附到所述至少一个吸附剂上；
(c)产生相对于所述原料流部分地消耗所述第一组分的第一产物流；
(d)从所述至少一个接触器中回收所述第一产物流；
(e)在与所述至少一个接触器流体连接的容器内或在所述至少一个接触器内产生具有第三组分的第一再生流，在步骤(b)的至少一部分中，所述第一再生流的所述第三组分的分压等于或大于0.4巴的第三组分分压阈值；
(f)使所述第一再生流与在所述至少一个接触器中的所述至少一个吸附剂接触；
(g)使得所述第一再生流的所述第三组分的一部分吸附或冷凝到所述至少一个吸附剂上，并从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分的一部分；以及
(h)从所述至少一个接触器中回收第二产物流。
70.根据权利要求69所述的方法，其中，所述至少一个吸附剂是以下之一：金属有机骨架(MOF)吸附剂、聚乙烯亚胺掺杂的二氧化硅(PEIDS)吸附剂、含胺的多孔网络聚合物吸附剂、胺掺杂的多孔材料吸附剂、胺掺杂的MOF吸附剂、沸石吸附剂、活性炭、掺杂的活性炭、掺杂的石墨烯、碱掺杂或稀土掺杂的多孔无机吸附剂。
71.根据权利要求69所述的方法，还包括：在步骤(b)中，使所述第一再生流在所述至少一个接触器中在所述至少一个接触器内的压力下进行接触，该压力在0.4巴至0.95巴的压力阈值范围之间，其中，在步骤(b)中，所述第一再生流在等于或大于在所述至少一个接触器内的所述第三组分的蒸发温度的温度下处于液相。
72.根据权利要求69所述的方法，还包括：在步骤(b)中包括，通过使所述第一再生流的所述第三组分的所述部分吸附到所述至少一个吸附剂上而产生吸附热，并通过热传导和热对流中的至少一个而将所述吸附热的至少一部分传递到所述液相的所述第三组分。
73.根据权利要求69至72中任意一项所述的方法，还包括：使得所述至少一个接触器有所述至少一个接触器的润湿表面，该润湿表面排斥液相的水，用于防止液态水占据所述至少一个接触器的孔体积和/或流动槽道。
74.根据权利要求69至73中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(a)之后和在步骤(b)之前，使得所述至少一个接触器淹没或浸没到液体中，并在所述至少一个接触器的一个或多个流动槽道或空隙中置换气体，用于增加在步骤(b)中从所述至少一个接触器或所述第二产物流中回收的所述第一组分的所述部分。
75.根据权利要求69至74中任意一项所述的方法，还包括：在步骤(b)之前，降低所述至少一个接触器中的压力，将所述至少一个接触器淹没或浸没在液体中；以及在所述使得所述至少一个接触器淹没或浸没在所述液体中之后，执行从所述至少一个接触器排出所述液体和清洗所述至少一个接触器中的至少一个。
76.根据权利要求69所述的方法，其中，所述至少一个接触器包括第一接触器和第二接触器，所述方法还包括：
在步骤(a)的至少一部分中，在所述第一接触器中，
使所述供给流与所述第一接触器接触，
从所述第一接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第一接触器的所述第一产物流作为供给流而进入所述第二接触器；以及
在在步骤(a)的至少一部分中，所述第二接触器中，
使所述供给流在所述第二接触器中接触，
从所述第二接触器中回收所述第一产物流，以及
使得来自所述第二接触器的所述第一产物流作为供给流来引导。
77.根据权利要求69至76中任意一项所述的方法，还包括：紧接在步骤(b)之后的步骤(b2)，该步骤(b2)包括：
降低所述至少一个接触器中的压力；
使第二再生流沿所述至少一个吸附剂接触；
从所述至少一个吸附剂解吸所述第一组分和所述第三组分；以及
从所述至少一个接触器回收所述第一组分和第三组分。
78.根据权利要求77所述的方法，其中，在步骤(b2)中，在所述至少一个接触器中的所述压力在0.1至0.4巴的范围内。
79.根据权利要求69至78中任意一项所述的方法，还包括：
从所述供给流、所述第一产物流和所述第三产物流中的至少一个冷凝和再循环所述第三组分；以及
使用所述第三组分用于所述第一再生流和所述第二再生流中的至少一个；
其中，所述第三组分是水。
80.根据权利要求69至78中任意一项所述的方法，还包括：所述第一组分是二氧化碳，所述第三组分是水。
81.根据权利要求69至80中任意一项所述的方法，还包括：所述供给流的压力在1至5巴的范围内。
82.根据权利要求69至81中任意一项所述的方法，还包括：在等于或小于2分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于15秒，或者优选是等于或小于10秒；优选是，在等于或小于1分钟内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于8秒；或者更优选是，在等于或小于30秒内执行所述吸附气体分离方法，且在步骤(b)中，所述第一再生流沿包括所述至少一个吸附剂的所述至少一个接触器的所述接触的持续时间等于或小于6秒。
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